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來源：Avnet 如今的新車發(fā)布會，如果沒有NOA（Navigate on Autopilot自動輔助導(dǎo)航駕駛）功能，那都不能算作一場合格的發(fā)布會。高速NOA、環(huán)線NOA甚至城市NOA的不斷普及，標(biāo)志著L2+大范圍落地的趨勢正在加速。實(shí)現(xiàn)NOA的三種主要傳感技術(shù)（攝像頭、毫米波雷達(dá)和激光雷達(dá)），三種解決方案各有優(yōu)劣，能夠相互補(bǔ)充。 其中大名鼎鼎的激光雷達(dá)，其高分辨率是最大的差異化競爭力。然而如今，隨著4D成像雷達(dá)（4D表示距離Range、速度Velocity、水平角度Azimuth和俯仰角度Elevation四個(gè)維度）的技術(shù)不斷演進(jìn)，在很多應(yīng)用場景中可以實(shí)現(xiàn)對于激光雷達(dá)的替代。所以我們也看到越來越多車企希望用4D成像雷達(dá)替代激光雷達(dá)，讓L2+的NOA功能得到更大普及，畢竟相比而言，激光雷達(dá)的成本還是要遠(yuǎn)高于4D成像雷達(dá)。預(yù)計(jì)2030年，L2+的車型將占50%，這也給4D成像雷達(dá)帶來足夠的想象空間。 什么樣的4D成像雷達(dá)才能夠符合NOA的需求？我們結(jié)合安富利推出的S32R41+2*TFE82雙片級聯(lián)方案，從三個(gè)方面詳細(xì)探討。 出色的射頻前端感知 4D成像雷達(dá)需要識別出行人、自行車等，這就需要傳感器看得更遠(yuǎn)、檢測更小的物體，并且可靠地將較小的物體區(qū)分開。 成像雷達(dá)需要在最大300米的距離外檢測、區(qū)分、追蹤多個(gè)靜止或移動的目標(biāo)，即便目標(biāo)相互間距離很近也能做到。對于射頻部分而言，意味著在射頻鏈路預(yù)算、輸出功率、噪聲系數(shù)、相位噪聲等方面進(jìn)行優(yōu)化，提升探測能力和分辨率。 TEF82 RFCMOS汽車?yán)走_(dá)收發(fā)器是一款高性能單芯片、低功耗汽車FMCW(調(diào)頻連續(xù)波)雷達(dá)收發(fā)器，涵蓋了從76GHz到81GHz的整個(gè)汽車?yán)走_(dá)頻段。這種完全集成的RFCMOS芯片包含3個(gè)發(fā)射器、4個(gè)接收器、ADC轉(zhuǎn)換、相位旋轉(zhuǎn)器和一個(gè)低相位噪聲VCO。 TEF82具有增強(qiáng)的射頻性能，功率輸出為13.5dB，11.5dB低噪聲系數(shù)以及95dBc/Hz@1MHz的低相位噪聲，并且支持級聯(lián)高分辨率成像雷達(dá)。 另外，TEF82支持掃頻起始頻率慢飄移，有專門的寄存器設(shè)置，設(shè)置非常簡單對用戶非常友好，每個(gè)chirp的起始頻率相對于前一個(gè)chirp的起始頻率都有一個(gè)提高（或者降低，取決于chirp方向）。這種波形設(shè)計(jì)的好處是，單個(gè)chirp掃頻時(shí)間短，因此在做doppler運(yùn)算的時(shí)候，無模糊上線速度更高，同時(shí)通過chirp級聯(lián)方法可以獲得更高的掃頻帶寬，從而可以獲得更高的距離分辨率。同時(shí)由于每個(gè)chirp的占據(jù)帶寬是不同的，也在一定程度上有避免雷達(dá)被干擾的作用。 這種出色的射頻前端性能使其非常適合4D毫米波雷達(dá)的要求。 全集成的硬件處理能力 4D毫米波雷達(dá)通過生成高密度點(diǎn)云，以及亞度級別的分辨率，這會帶來龐大的數(shù)據(jù)量，高效的處理器和專門設(shè)計(jì)的雷達(dá)加速器與先進(jìn)的算法相結(jié)合以處理這些高密度數(shù)據(jù)。 處理器的強(qiáng)大計(jì)算能力使得雷達(dá)能夠?qū)崟r(shí)處理大量數(shù)據(jù)，生成精確的三維環(huán)境圖像。通過與MIMO（多輸入多輸出）技術(shù)結(jié)合，雷達(dá)系統(tǒng)可以實(shí)現(xiàn)更多的虛擬通道，從而提升目標(biāo)檢測和追蹤的精度和范圍。另外，由于自動駕駛/輔助駕駛具有極強(qiáng)的實(shí)時(shí)性，因此需要在傳感器側(cè)就實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)的快速處理，從而完成實(shí)時(shí)響應(yīng)。 S32R41處理器，采用了Arm Cortex-A53和Cortex-M7內(nèi)核，結(jié)合專用雷達(dá)處理加速器SPT3.5，內(nèi)部8MB SRAM，且集成了兩個(gè)以太網(wǎng)和兩個(gè)CANFD接口。 值得一提的是全新SPT 3.5，相比上一代SPT 2.8有所提升。其中帶有VFPU（浮點(diǎn)數(shù)向量運(yùn)算）的BBE32 DSP提供了新的雷達(dá)后處理功能；更大的內(nèi)存也可以顯著增加雷達(dá)數(shù)量；并且支持最多兩個(gè)級聯(lián)收發(fā)器，用于高級高分辨率雷達(dá)。 SPT是一堆用于毫米波雷達(dá)數(shù)字信號處理的硬件加速器的總稱，包括FFT、MAXS(峰值搜索)、Copy(數(shù)據(jù)拷貝)、VMT(求模求對數(shù)等數(shù)學(xué)運(yùn)算)、HIST(柱狀圖統(tǒng)計(jì))、SORT(排序)等。也就是說在S32R41中，基礎(chǔ)雷達(dá)信號處理都用硬件加速器實(shí)現(xiàn)的，速度快、功耗低。針對4D毫米波雷達(dá)中其他的數(shù)字信號處理，比如矩陣運(yùn)算、矩陣求逆、矩陣分解的向量運(yùn)算，則由DSP實(shí)現(xiàn)。 友好的開發(fā)環(huán)境 隨著車型的推出頻次越來越快，產(chǎn)品的上市周期不斷縮短，而雷達(dá)的開發(fā)相對較為復(fù)雜，涉及到射頻天線、高速硬件以及豐富的算法，因此越來越多廠商都在關(guān)注工具、參考和標(biāo)準(zhǔn)軟件的提供。 安富利的雙片級聯(lián)方案，提供天線參考，以及相應(yīng)的雷達(dá)校準(zhǔn)算法。另外，安富利還開發(fā)了一種孔徑外推技術(shù)，利用Burg以及Marple等時(shí)穩(wěn)信號處理算法，對接收孔徑進(jìn)行線性外推，無需通過多收多發(fā)來擴(kuò)展孔徑。安富利的方案還支持友好Python開發(fā)環(huán)境，方便射頻工程師評估TEF82的射頻性能，同時(shí)也為了方便算法工程師快速的開發(fā)驗(yàn)證自己的算法。 總結(jié) 雷達(dá)傳感器已經(jīng)成為現(xiàn)代汽車ADAS不可或缺的一部分。4D毫米波雷達(dá)作為ADAS領(lǐng)域的新一代感知神器，其更優(yōu)秀的射頻前端、更高的處理能力以及更友好的開發(fā)環(huán)境，使其在未來智能化的發(fā)展浪潮中扮演著至關(guān)重要的角色。 隨著高性價(jià)比的4D成像雷達(dá)技術(shù)的問世，面向L2+和更高級別汽車的ADAS傳感器組合將產(chǎn)生重大影響，實(shí)現(xiàn)L2+級安全和舒適功能的廣泛應(yīng)用，從而讓駕駛更安全，用戶體驗(yàn)更好。 |
