在當(dāng)今汽車行業(yè)邁向更安全、更智能出行體驗(yàn)的進(jìn)程中，傳感技術(shù)的重要性愈發(fā)凸顯。車載毫米波雷達(dá)作為關(guān)鍵傳感器之一，憑借其高可靠性、高精度以及在多種光照和天氣條件下的出色工作能力，正逐漸成為主機(jī)廠的。隨著輔助駕駛技術(shù)的不斷發(fā)展，整車廠對(duì)雷達(dá)傳感器的數(shù)據(jù)吞吐量提出了更高的要求。本文將詳細(xì)探討相較于傳統(tǒng) CAN FD 通信技術(shù)，CAN XL 在毫米波雷達(dá)系統(tǒng)中的技術(shù)優(yōu)勢。

毫米波雷達(dá)的技術(shù)優(yōu)勢

典型的駕駛輔助系統(tǒng)（ADAS）通常包含多種傳感器，如圖像傳感器（攝像頭）、激光雷達(dá)、超聲波傳感器和毫米波雷達(dá)，它們?cè)?ADAS 功能中都發(fā)揮著重要作用。與其他傳感器相比，毫米波雷達(dá)在某些應(yīng)用場景中具有獨(dú)特的技術(shù)優(yōu)勢。

• 全天候可靠性：攝像頭和激光雷達(dá)在惡劣天氣（如霧、雨或雪）中性能會(huì)大幅下降，而毫米波雷達(dá)傳感器在各種能見度條件下都能高效運(yùn)行，確保了系統(tǒng)的可靠性。
• 遠(yuǎn)距離探測與高分辨率：當(dāng)前的 77 GHz 毫米波頻段支持更遠(yuǎn)的探測范圍和更高的分辨率，使雷達(dá)能夠檢測和區(qū)分物體，為車輛提供更準(zhǔn)確的環(huán)境信息。
• 穿透障礙物能力：毫米波雷達(dá)可以穿透霧氣、灰塵，甚至部分固體材料，這使其在復(fù)雜環(huán)境中具有顯著優(yōu)勢，能夠更好地適應(yīng)各種路況。
• 性價(jià)比高：相較于激光雷達(dá)，毫米波雷達(dá)傳感器在成本與性能之間提供了更好的平衡，成為大眾市場車輛的理想選擇。它能夠在保證性能的前提下，降低整車的成本。

推動(dòng)毫米波雷達(dá)數(shù)據(jù)輸出增長的關(guān)鍵因素

毫米波雷達(dá)能夠?qū)崟r(shí)生成高分辨率數(shù)據(jù)，通常以點(diǎn)云數(shù)據(jù)（Location）、目標(biāo)（Object）的形式輸出。其關(guān)鍵參數(shù)包括距離、速度與角度，檢測到的目標(biāo)均包含其距離、相對(duì)速度和入射角。根據(jù)雷達(dá)架構(gòu)，傳感器可在每幀生成數(shù)百至數(shù)千個(gè)數(shù)據(jù)點(diǎn)，通常每幀刷新率為 50 毫秒（Cycle Time，即兩次測量間隔時(shí)間）。毫米波雷達(dá)的數(shù)據(jù)輸出量和帶寬提升受到多個(gè)關(guān)鍵因素的推動(dòng)。

• 更高的物體分辨率與分類能力：先進(jìn)的 ADAS 和自動(dòng)駕駛系統(tǒng)需要更精細(xì)的物體檢測和分辨能力，例如行人、自行車、車輛之間的識(shí)別，這就要求毫米波雷達(dá)提供更詳細(xì)的數(shù)據(jù)，以滿足系統(tǒng)對(duì)環(huán)境感知的需求。
• 更快的安全決策：自動(dòng)緊急制動(dòng)（AEB）、行人碰撞預(yù)警（PCW）、車道偏離預(yù)警（LDW）等功能需要較短的響應(yīng)時(shí)間，這就需要雷達(dá)處理更多數(shù)據(jù)并通過更高速的通訊鏈路傳至上層域控制器，以減少延遲，確保車輛的行駛安全。
• 4D 成像雷達(dá)：新一代 4D 成像雷達(dá)系統(tǒng)需要提供更豐富的細(xì)節(jié)，如垂向探測能力，這是推動(dòng)數(shù)據(jù)吞吐量和帶寬增加的關(guān)鍵因素之一，能夠?yàn)樽詣?dòng)駕駛系統(tǒng)提供更全面的環(huán)境信息。
• 與 AI 和機(jī)器學(xué)習(xí)的傳感器融合：自動(dòng)駕駛系統(tǒng)依賴 AI 驅(qū)動(dòng)的傳感器融合，要求更全面的原始雷達(dá)數(shù)據(jù)，以優(yōu)化環(huán)境感知模型，提高系統(tǒng)的智能決策能力。

CAN XL 通信技術(shù)在傳感器領(lǐng)域的技術(shù)優(yōu)勢

CAN XL 是第三代 CAN 通信協(xié)議，它保留了 CAN 成本低、效率高、魯棒性強(qiáng)等傳統(tǒng)特性。同時(shí)，針對(duì) 20 Mbit/s 的高速通信場景，CAN XL 提供了大容量的有效載荷（payload 支持 2048 Byte），增強(qiáng)了信息安全和功能安全特性。

CAN XL 可以與 CAN FD 兼容組成速率小于 8 Mbit/s 的混合 CAN 網(wǎng)絡(luò)，即在同一條 CAN 總線上同時(shí)傳輸 2 種速率的 CAN 報(bào)文：CAN FD 和 CAN XL。這種兼容性提升了主機(jī)廠在設(shè)計(jì)電子電氣架構(gòu)時(shí)的靈活性，允許僅升級(jí)部分節(jié)點(diǎn)至 CAN XL，其他節(jié)點(diǎn)保持 CAN FD 通訊。當(dāng)用戶對(duì) CAN 的速率有更高要求時(shí)，可以部署純 CAN XL 的網(wǎng)絡(luò)，即 CAN 總線的所有節(jié)點(diǎn)均傳輸 CAN XL 報(bào)文，在這種場景下總線網(wǎng)絡(luò)的速率可達(dá)到 20 Mbit/s。

CAN FD 和 CAN XL 傳輸效率（凈比特率）對(duì)比

下方圖表展示了采用 CAN SIC 收發(fā)器（8 Mbit/s 速率的數(shù)據(jù)段）的 CAN FD 和 CAN XL 通信協(xié)議，以及采用 CAN SIC XL 收發(fā)器（20 Mbit/s 速率的數(shù)據(jù)段）的 CAN XL 通信協(xié)議，三者在凈比特率方面的優(yōu)勢。在相同收發(fā)器與成本條件下，CAN XL 相比 CAN FD 可實(shí)現(xiàn)凈比特率性能提升 84%；若采用 CAN SIC XL 收發(fā)器的 CAN XL 方案，其性能較 CAN FD 提升高達(dá) 340%。