【導(dǎo)讀】為什么會(huì)提出雷達(dá)系統(tǒng)這個(gè)話題?每年,全球約有130萬人死于交通事故,而在交通事故中受重傷人的更是多達(dá)幾百萬。雷達(dá)技術(shù)在高級(jí)輔助駕駛系統(tǒng)(ADAS)的應(yīng)用至關(guān)重要,能夠有效避免交通事故的發(fā)生并挽救生命。
全球各地出臺(tái)了多項(xiàng)新規(guī),并制定了地區(qū)性新車評(píng)估計(jì)劃(NCAP)評(píng)級(jí)標(biāo)準(zhǔn),推動(dòng)了雷達(dá)的加速普及。例如,許多地區(qū)已頒布了相關(guān)法規(guī)或五星安全評(píng)級(jí)標(biāo)準(zhǔn),強(qiáng)制要求車輛部署自動(dòng)緊急制動(dòng)、盲點(diǎn)檢測(cè)及易受傷害道路使用者的檢測(cè)等功能。
ADAS和自動(dòng)駕駛的級(jí)別
汽車工程師協(xié)會(huì)(SAE)定義了自動(dòng)駕駛的6個(gè)級(jí)別,其中L0是無自動(dòng)化,而ADAS正在逐步演變?yōu)轳{駛員輔助、部分自動(dòng)化、有條件自動(dòng)駕駛,最終發(fā)展為全自動(dòng)駕駛的L5級(jí)汽車。這些正在推動(dòng)著ADAS的普及并逐步提高自動(dòng)化程度。
L2到L3的飛躍
L3自動(dòng)駕駛汽車的事故責(zé)任主要由汽車廠商而非駕駛員承擔(dān)。汽車廠商在努力解決滿足L3等級(jí)的設(shè)計(jì)復(fù)雜性問題,而同時(shí),人們的注意力已經(jīng)轉(zhuǎn)向過渡性等級(jí),并推進(jìn)了它的發(fā)展進(jìn)程。在傳感器技術(shù)方面,從L2到L3存在顯著差異。L2+的功能與L3類似,供駕駛員作為備份選擇,減少了額外的冗余需求。
從L2+級(jí)向自動(dòng)駕駛轉(zhuǎn)變的市場(chǎng)預(yù)測(cè)(2021-2030)
知名市場(chǎng)研究與戰(zhàn)略咨詢公司Yole Development的最新報(bào)告表明,隨著L0-L2汽車的銷量開始下降,L2+汽車的銷量可能會(huì)穩(wěn)步增長(zhǎng),到2030年市場(chǎng)份額將達(dá)到近50%。L2+還允許OEM逐步推出先進(jìn)的安全和舒適功能,為傳感器技術(shù)的成熟留出更多時(shí)間。在此期間,駕駛員繼續(xù)擔(dān)任輔助角色,同時(shí)OEM可以優(yōu)化功能和成本之間的平衡,并逐步推出L3“輕型”汽車。
傳感器技術(shù)——沒有單一的解決方案
實(shí)現(xiàn)ADAS和自動(dòng)駕駛的主要傳感器技術(shù)有三種:雷達(dá)、攝像頭和激光雷達(dá)(LiDAR,即光探測(cè)和測(cè)距)。每種技術(shù)都有其獨(dú)特的優(yōu)勢(shì)和劣勢(shì),總而言之,目前還沒有主流的傳感器技術(shù)解決方案。
雷達(dá)和攝像頭在很大程度上相輔相成,由于兩者發(fā)展較成熟且性價(jià)比較高,現(xiàn)已廣泛部署在L1和L2汽車上。例如,雷達(dá)在測(cè)速和測(cè)距方面表現(xiàn)非常出色,但卻無法捕捉色彩信息。傳統(tǒng)雷達(dá)的角分辨率比攝像頭和激光雷達(dá)低很多。相比之下,攝像頭適用于圖案和色彩檢測(cè),但受環(huán)境影響較大。例如,攝像頭在強(qiáng)光、夜晚、霧霾和雨雪等惡劣環(huán)境下效果較差。另一方面,雷達(dá)幾乎不受惡劣天氣情況的影響,能夠在強(qiáng)光、黑暗的條件下可靠地工作。
激光雷達(dá)的主要優(yōu)勢(shì)在于其超精密的水平和垂直角分辨率,以及其精細(xì)的距離分辨率。因此,它適用于高分辨率3D環(huán)境測(cè)繪,能夠精準(zhǔn)地探測(cè)自由空間、邊界和定位。然而,它與攝像頭都容易受到惡劣天氣或路況的影響。對(duì)于L2+和L3級(jí)別的主流乘用車來說,高昂的成本才是攔路虎。在這方面,4D成像雷達(dá)與傳統(tǒng)雷達(dá)相比分辨率更高,一經(jīng)問世便驚艷了整個(gè)世界。在成本允許的前提下,4D成像雷達(dá)、激光雷達(dá)和攝像頭形成互為冗余備份和補(bǔ)充的系統(tǒng)。
閱讀白皮書:4D成像雷達(dá):持續(xù)支持L2+汽車的傳感器優(yōu)勢(shì)
成像雷達(dá)的發(fā)展
早期,雷達(dá)技術(shù)主要用于探測(cè)其他車輛。從本質(zhì)上說,這些都是測(cè)量速度和距離的2D傳感器。然而,當(dāng)今先進(jìn)的雷達(dá)技術(shù)基本上都是4D傳感器。除了測(cè)量速度和距離,4D傳感器還能夠測(cè)量水平和垂直角度。這一功能使車輛能夠看到汽車,更重要的是,還可以看到行人、自行車和較小的物體。
成像雷達(dá)可以區(qū)分汽車、行人和其他物體
對(duì)于低端車(L2+),重點(diǎn)是在車輛周圍設(shè)置360度的屏障(業(yè)內(nèi)流行語(yǔ)是“角雷達(dá)”)。顧名思義,至少有四個(gè),但通常有六七個(gè)高分辨率雷達(dá)傳感器節(jié)點(diǎn),因?yàn)閭?cè)面可能安裝額外的“填隙”雷達(dá)。在光線昏暗的條件下,城市自動(dòng)駕駛儀可以看到一個(gè)孩子正站在兩輛停放不動(dòng)的汽車之間。對(duì)于高端車(L4及以上),車輛可以看到更小的物體并采用更高的分辨率,成像雷達(dá)可以對(duì)車輛周圍進(jìn)行全面的環(huán)境感知,能夠在前后較遠(yuǎn)范圍內(nèi)檢測(cè)危險(xiǎn)物并采取措施規(guī)避危險(xiǎn)。檢測(cè)距離未來能達(dá)到300米甚至更遠(yuǎn)。高速公路自動(dòng)駕駛儀能夠檢測(cè)到卡車后方高速駛來的摩托車,并對(duì)此做出反應(yīng)。
成像雷達(dá)的未來
推動(dòng)成像雷達(dá)技術(shù)發(fā)展的關(guān)鍵技術(shù)要素是從24GHz遷移到77GHz,如砷化鎵(GaAs)或鍺硅(SiG)技術(shù)向標(biāo)準(zhǔn)的純RF CMOS工藝遷移。其他發(fā)展包括從低通道數(shù)到高通道數(shù)的高級(jí)MIMO配置,從基礎(chǔ)處理到使用專用加速器和DSP內(nèi)核的高性能處理,以及先進(jìn)的雷達(dá)信號(hào)處理技術(shù)。
恩智浦運(yùn)用這些技術(shù)研發(fā)了S32R45雷達(dá)處理器,該處理器與TEF82xx RF-CMOS雷達(dá)收發(fā)器配合使用,搭載一定數(shù)量的天線,能夠提供點(diǎn)云成像。這為OEM發(fā)展4D成像雷達(dá)功能提供了高性價(jià)比的解決方案,優(yōu)化了L2+的汽車產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)。除此之外,還有一些必不可少的外設(shè),如安全電源管理和車載網(wǎng)絡(luò)組件。所有這些共同構(gòu)成了雷達(dá)節(jié)點(diǎn),恩智浦的定位是覆蓋整個(gè)系統(tǒng)。
如需深入了解成像雷達(dá)的更多信息,歡迎回顧恩智浦于2月23日至24日主辦的成像雷達(dá)技術(shù)活動(dòng)。
作者:
Huanyu Gu
恩智浦半導(dǎo)體的產(chǎn)品營(yíng)銷和業(yè)務(wù)開發(fā)
Huanyu在德國(guó)漢堡工作,負(fù)責(zé)恩智浦半導(dǎo)體高級(jí)駕駛輔助系統(tǒng)的產(chǎn)品營(yíng)銷和業(yè)務(wù)開發(fā)。負(fù)責(zé)高級(jí)駕駛輔助系統(tǒng)業(yè)務(wù)之前,他在半導(dǎo)體營(yíng)銷和業(yè)務(wù)開發(fā)方面擁有多年經(jīng)驗(yàn),涉及各種汽車應(yīng)用領(lǐng)域,如安全汽車門禁和汽車信息娛樂系統(tǒng)。
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