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恩智浦新万博为推动汽车行业研发新型智能雷达

来源:未知 作者:admin 日期:2018-11-12 10:47

  据麦姆斯咨询报道,现在,部分地区新车评价规程(NCAP)已将自适应巡航控制(ACC)和紧急制动辅助(AEB)等功能纳入其五星安全等级的要求,恩智浦(NXP)半导体正在推动汽车行业开始大力布局雷达系统。

  图1 从2018年到2022年,预期将有累计3.75亿颗车载雷达安装在轻型车辆上,但汽车雷达产业还有什么问题吗?

  为了加速雷达在高级驾驶辅助系统(ADAS)中的集成,恩智浦近期(10月2日)推出了一款雷达解决方案,该解决方案将S32R处理器、RF收发器和天线设计整合在一个新的参考平台上。恩智浦声称该平台是与Colorado Engineering公司合作开发,满足“汽车行业对功能、性能和安全的严苛要求”。

  通常雷达的功能实现需要大型汽车原始设备制造商(OEM)进行天线优化和模拟设计,恩智浦的新款雷达系统旨在揭开雷达“艺术”的神秘面纱。恩智浦希望其“开箱即用”的汽车雷达系统可以直接为中国的汽车OEM提供服务,中国的汽车OEM仍需要花几年的时间才能追赶上世界其他地区的先进汽车企业。在最近接受EE Times电话采访时,新万博。恩智浦ADAS副总裁兼总经理Kamal Khouri说道:“雷达已成为ACC和AEB的首选传感器。摄像头不能测量速度,而雷达可以。通过反射信号,雷达也可以看到拐角处周围的情况。另一方面,激光雷达仍然非常昂贵。”然而,众所周知,传统的雷达缺乏分辨率,无法区分附近的物体。雷达也因发出误报而备受诟病,而且他们始终不能足够快地处理信息以便在高速公路上发挥作用。Khouri明确表示恩智浦不认为雷达会取代摄像头。“摄像头和成像雷达的组合可以提供冗余,从而使车辆驾驶更安全,”Khouri说。

  剖析恩智浦新款雷达解决方案那么,恩智浦的新雷达解决方案是什么呢?该雷达设计参考平台被称为RDK-S32R274,结合了恩智浦S32R27处理器、TEF810 x CMOS收发器、FS8410电源管理IC和雷达软件开发套件。恩智浦增加了扩展和天线模块,可为特定客户应用创建定制开发平台。这款雷达解决方案的核心是可扩展的基于Power Architecture的系列处理器S32R27和S32R37,Khouri称其为“首款专用于处理雷达算法的芯片”。

  图3 恩智浦S32R结构框架(来源:恩智浦)据汽车微处理器ADAS雷达部门经理Roger Keen介绍,恩智浦的雷达处理IP除了用于ACC和AEB自动驾驶软件外,还在恩智浦的微处理器上运行。为这款雷达解决方案所设计的电路板和天线设计模块,为了满足车规要求进行了加强。

  Keen解释说,利用恩智浦提供的车规级雷达SDK,过去曾经需要将自己的雷达处理IP“手动调谐”到特定硬件的开发人员,现在可以直接对恩智浦的雷达系统进行功能调用。这款基于S32R27的雷达解决方案专为ACC和AEB等应用扩展而设计。S32R37的运行功耗比S32R27低,代码兼容,并针对盲点监测等功能进行了高度优化。S32R27,订货量1000颗的售价为14至17美元/颗。基于S32R37的解决方案售价为10至12美元/颗。业内竞争恩智浦并不是唯一一家主导汽车雷达集成的公司。Strategy Analytics全球汽车业务执行总监Ian Riches认为,恩智浦和英飞凌都是汽车雷达领域的领导者。与此同时,最近进入雷达市场的德州仪器公司(Texas Instruments, TI)在2017年推出了基于业内标准RF CMOS技术的毫米波雷达芯片,并开始奋起直追。TI宣称它的雷达芯片可提供“分辨率精度小于5厘米、探测距离可达数百米、速度高达300公里/小时”。更重要的是,与其他雷达芯片不同,TI的毫米波(mmWave)雷达传感器在一个芯片上完整集成了76至81GHz毫米波雷达、微控制器(MCU)和数字信号处理器(DSP)。TI采用这种方案是因为其具有更高的集成度,可以减小体积、功耗和成本,而不会降低产品性能。Yole射频器件技术和市场分析师Cedric Malaquin认为,尽管恩智浦开发的RF-CMOS收发器迈出了第一步,但TI更进一步,还将DSP集成到其雷达芯片中。Malaquin表示,TI集成了DSP的雷达解决方案使芯片面积缩小了60%。DSP是“信号处理链上实现物体检测和分类”的关键。然而,恩智浦为该公司的双芯片解决方案(雷达芯片+微处理器)辩护,强调其方案为客户提供了便于雷达集成更多的可扩展性和灵活性。

  图4 恩智浦雷达解决方案的天线端(来源:恩智浦)恩智浦的Keen表示,“考虑亚利桑那州气候常年在110F(约43℃)以下的热管理,例如,将收发器芯片远离微处理器,可以更容易地对安装在保险杠中的雷达进行热管理控制。”

  图5 恩智浦雷达解决方案的处理器端(来源:恩智浦)Keen还补充说,恩智浦的方案使用专为雷达处理IP设计的处理器,提高了雷达解决方案的每瓦性能。关于用于每瓦性能分析的基准,恩智浦表示其团队已经从“公共数据”和“与客户的闭门会议中获悉的信息”中收集到了答案。但Keen补充说,“虽然这给出了我们见过的最好的每瓦性能,我们将保留更广泛的行业要求给第三方测试。”当被问及将TI的雷达芯片与恩智浦的雷达解决方案进行比较时,Strategy Analytics的Riches注意到,“从本质上讲,TI的方案可能能够降低成本,但灵活性也会略微降低。”市场预测雷达供应商和市场研究公司看好汽车雷达的需求不断增长。不同的雷达应用需要许多不同的雷达模块,恩智浦告诉我们,“通常情况下,对于盲点监测,车辆两个后角需要安装两个雷达模块。对于更高级的要求(如交叉车流监测)中,车辆的前角需要额外的两个雷达模块。”据恩智浦称,对于远程雷达应用,新万博通常需要在前保险杠中安装一个雷达模块。

  各种汽车雷达应用图片来源:《汽车雷达技术-2018版》根据Yole近期发布的《汽车雷达技术-2018版》报告,尽管2017~2022年全球汽车的年销售量增速缓慢(约3%),但是预计汽车雷达模组的年销售量将飞速增长(约为25%),雷达芯片的年销售量也类似,增速达到22%。

  图6 恩智浦对雷达市场的估计,按应用分类(资料来源:恩智浦)相似地,恩智浦预估在2022年雷达出货量为1.092亿颗包括角雷达、高端角雷达和远程/中程、前/后雷达,雷达技术将在50%的新车上应用。成像雷达据Strategy Analytics的Riches表示,雷达解决方案的最新趋势是利用雷达系统生成高分辨率“图像”,以便在视场中定位和识别/分类物体。“当前用于车辆的雷达不能在足够宽的视野范围内提供足够的分辨率,以生成逼真的图像,”Riches说。仅用雷达芯片是无法实现这一目标的。Riches解释说:“天线设计在这里非常重要,这也是我们看到像Metawave这样的初创公司获得英飞凌(Infineon)、电装(Denso)、丰田人工智能风投(Toyota AI Ventures)、现代汽车(Hyundai Motor)和旭硝子(Asahi Glass)等公司投资的原因之一。”

  雷达的不足雷达技术的优点众所周知,最显着的是它能够在各种天气条件下工作。汽车专家认为,雷达可以与视觉传感器组合作为高度自动驾驶车辆的关键传感技术。Strategy Analytics的Riches解释说:“从根本上说,它们工作在完全不同的波长。显然,摄像头使用的是可见光,因此在明暗对比度反差很大的情况下(例如离开隧道时)或在大雨/大雪等黑暗、模糊环境时性能会最弱。激光雷达发射的光在正常可见光谱之外,但最大的挑战是在明亮的阳光下,由于强光导致系统的信噪比降低。另外,高分辨率激光雷达技术目前也非常昂贵,并且在汽车应用中的成熟度不及摄像头或雷达。”他指出,相比之下雷达“不受光照条件的影响,同时它还可以很好地穿透雨雪天气”。然而,雷达并不是最终的解决方案。

  “到目前为止,雷达的关键弱点在于它的解决方案:它很擅长告诉我们那里有东西,但并不是很善于说出它是什么。”Riches说。简而言之,雷达技术在判断是否继续驾驶(例如检测到驾驶上方有路牌标识)或是否采取紧急制动(例如在前方车道内停留了一辆消防车)等需要做出明确决定时,可能表现得很糟糕。这就解释了为什么目前的汽车雷达有时会滤除并忽略静止物体。Riches强调说,雷达无法判断一个物体是否是你不希望你的车撞到的东西。实际上,对于装有雷达的车辆,其用户手册上充满了对驾驶员的警告。以下是一些例子。摘自Skoda Superb(斯柯达速派)用户手册(用于ACC功能的RADAR):“当接近静止障碍物时,ACC不会做出反应,例如交通拥堵、车辆故障或在红绿灯处等候的车辆。”(第236页)沃尔沃XC90的用户手册也有类似的警告:“距离警报在高于30公里/小时(20英里/小时)的速度下有效,并且仅对车辆驾驶方向相同的前方车辆做出反应。不能为迎面而来的、行驶缓慢或静止的车辆提供距离信息。”(第289页)“驾驶辅助(Pilot Assist)不会对人、动物、物体、小型车辆(例如自行车和摩托车)、小拖车以及迎面而来的慢速或静止车辆制动。”(第310页)Riches总结道:“你会在许多其他品牌的用户手册中找到类似的文字......成像雷达旨在解决这个问题。”