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Radar, the Car’s Virtual Eye 作者： Donal McCarthy，ADI公司汽車(chē)雷達產(chǎn)品線(xiàn)總監 速度更快、分辨率更高的雷達傳感器通過(guò)改善車(chē)輛的安全性和舒適的視野，有助于實(shí)現下一代駕駛輔助技術(shù)。如果全球投資商知道哪里將會(huì )賺錢(qián)，那么汽車(chē)領(lǐng)域那些了解并掌握顛覆市場(chǎng)三大趨勢的人將成為贏(yíng)家： • 先進(jìn)的駕駛輔助系統(ADAS)技術(shù)迅速普及，自動(dòng)駕駛汽車(chē)(AV)最終會(huì )獲準上路行駛 • 電氣化 • MaaS出行即服務(wù)概念正在挑戰傳統的個(gè)人擁有汽車(chē)觀(guān)念 將特斯拉和福特的市值對比，可以看出這些趨勢的重要性；特斯拉每年生產(chǎn)的汽車(chē)不足400,000輛。特斯拉的策略以一系列創(chuàng )新為基礎，包括電池牽引、自動(dòng)駕駛和無(wú)人駕駛出租功能，以支持特斯拉的拼車(chē)服務(wù)。 福特汽車(chē)的大部分收入來(lái)自采用高功率內燃機的傳統美國皮卡車(chē)。福特2017年的汽車(chē)產(chǎn)量超過(guò)600萬(wàn)輛，到2019年底，其市值僅為370億美元，而相比之下規模很小的特斯拉的市值則達到440億美元。 Uber等公司開(kāi)創(chuàng )的商業(yè)模式和軟件創(chuàng )新推動(dòng)了出行即服務(wù)理念的普及，并且電氣化程度的提高也依賴(lài)于于生產(chǎn)創(chuàng )新，例如特斯拉的Gigafactory電池。但是，駕駛輔助系統創(chuàng )新的重點(diǎn)是硬件和軟件技術(shù)，需要將復雜的傳感器系統和人工智能相結合。 所有駕駛輔助系統在一定程度上依賴(lài)多種形式的感知技術(shù)：在全自動(dòng)汽車(chē)中，LIDAR和視覺(jué)攝像頭等光學(xué)技術(shù)將與電磁運動(dòng)傳感器（加速度計、陀螺儀和磁力儀）以及射頻/微波系統（雷達 和衛星定位）協(xié)同作用。 而早在二戰時(shí)就引起公眾關(guān)注的雷達技術(shù)，如今依然在創(chuàng )新的汽車(chē)技術(shù)開(kāi)發(fā)過(guò)程中發(fā)揮著(zhù)作用，這讓人非常意外。事實(shí)上，如今許多24 GHz雷達傳感器都安裝在汽車(chē)的保險杠上；單 ADI公司一家，到目前為止，就已為汽車(chē)制造商的近3億件傳感器提供器件，用于盲點(diǎn)檢測、自動(dòng)變道和自動(dòng)緊急制動(dòng)(AEB)等應用中。 
圖1. 超級雷達和成像雷達：汽車(chē)的眼睛 但隨著(zhù)一些功能（例如新ADAS裝置中的AEB和自適應巡航控制(ACC)）的不斷演進(jìn)，人們開(kāi)始要求更高水平的駕駛輔助，這促使供應商（例如ADI公司）開(kāi)發(fā)具有高精度、長(cháng)測量距離、快速 檢測和更完備的成像技術(shù)的新雷達系統。這些基于兩個(gè)原因：安全性和舒適性。駕駛輔助系統，例如AEB和ACC，可以幫助挽救性命和預防交通事故。配有這些系統的汽車(chē)能獲得更高的官方NCAP安全分數，而這會(huì )提升新車(chē)的價(jià)值，對消費者也更有吸引力。 AEB和自動(dòng)緊急制動(dòng)系統的應用范圍和復雜度不斷提高，以滿(mǎn)足對車(chē)輛L2或L3級駕駛輔助技術(shù)日益增長(cháng)的市場(chǎng)需求。舉例來(lái)說(shuō)，新NCAP規范要求能夠更靈敏地檢測行人——用NCAP術(shù)語(yǔ)來(lái)說(shuō)，即交通弱勢群體。通過(guò)控制車(chē)輛在城市和高速公路環(huán)境下的高速制動(dòng)功能，開(kāi)發(fā)的AEB系統在更復雜的事件中，能比在一般指定的環(huán)境下更可靠地運行。 市場(chǎng)也在回應購車(chē)者的心聲，這些購車(chē)者希望利用技術(shù)降低駕駛難度，尤其是在高速公路上。高端汽車(chē)（例如奔馳S級）已經(jīng)提供有限的高速公路自動(dòng)駕駛功能，例如自動(dòng)調節與前車(chē)的距離，以及通過(guò)主動(dòng)轉向輔助，讓車(chē)輛保持在車(chē)道內行駛。汽車(chē)供應商還在不斷改進(jìn)這些功能，以便能在更廣泛、更復雜的情況下使用。這加劇了對高性能雷達的需求。 要實(shí)現更高的L4和L5級自動(dòng)駕駛，讓駕駛員完全無(wú)需操控汽車(chē)，就需要開(kāi)發(fā)能夠實(shí)時(shí)360°全方位觀(guān)察車(chē)身的傳感系統。這些無(wú)人駕駛出租車(chē)的控制系統會(huì )極為復雜，需要利用冗余來(lái)消 除錯誤檢測風(fēng)險，要將來(lái)自不同類(lèi)型傳感器（例如雷達、攝像頭和LIDAR傳感器）的輸入組合在一起。 視覺(jué)攝像頭可用于幫助識別物體，如人、動(dòng)物和路標。LIDAR技術(shù)創(chuàng )造了豐富的點(diǎn)云，可以即時(shí)測量車(chē)輛與外界物體之間的距離，并測量物體的大小，從而生成外部世界的高分辨率3D地圖。 但是，雷達傳感器的獨有功能不斷擴展，使其成為L(cháng)4和L5系統中其他傳感器類(lèi)型的重要補充。在L2和L3用例中，雷達實(shí)際上是主要的傳感器，因為它實(shí)現了尺寸、成本和性能的最佳組合。 更關(guān)鍵是雷達能夠一次完成4D感測，能夠測量物體的距離、速度、角方位和高度。雷達傳感器還能在雨、霧和雪等條件下工作，而在這些條件下，LIDAR傳感器和視覺(jué)攝像機的功能會(huì )受到影響或不可用。 更高性能，更高集成度 與正在開(kāi)發(fā)的汽車(chē)雷達系統相比，之前的雷達技術(shù)會(huì )顯得遲鈍且功能有限。如之前安裝在前保險杠上的雷達傳感器僅在測量與前車(chē)之間的距離及其速度方面表現出色。 但是，完整的高速自動(dòng)駕駛系統需要能夠在德國的高速公路上安全運行，公路上可能有摩托車(chē)，其尺寸更小，比客車(chē)更難檢測到，且能夠以高于180 km/h的速度接近外車(chē)道。為了能夠更早更準確地檢測到這種風(fēng)險，自動(dòng)駕駛雷達系統需要能夠更準確、更快，在更大距離范圍內實(shí)施檢測。 要在開(kāi)發(fā)這些功能的同時(shí)，遵守汽車(chē)行業(yè)關(guān)于尺寸和成本的嚴格限制，這就需要從半導體技術(shù)、RF系統操作和信號處理等領(lǐng)域創(chuàng )新——這正是ADI公司的優(yōu)勢所在。 ADI公司推出的新一代雷達組件，包括76 GHz至81 GHz單片式微波IC(MMIC)發(fā)射器和接收器，都是基于新型Drive360® 28 nm CMOS技術(shù)平 臺。Drive360平臺與行業(yè)通常使用的SiGe半導體技術(shù)不同，它具有以下重要優(yōu)勢： • 在檢測遠距離物體時(shí)，輸出功率高，回損噪聲低 • 低相位噪聲和高中頻(IF)帶寬，在檢測小物體時(shí)能提供極高的精確度，例如摩托車(chē)和孩童，這對于以前的雷達傳感器都比較困難 • 高性能相位調制，使雷達傳感器能夠更有效地識別一個(gè)場(chǎng)景中的多個(gè)對象 • 超快脈沖傳輸，能夠對快速移動(dòng)的物體更快做出反應，例如以180 km/h的速度前行的摩托車(chē) 使用CMOS技術(shù)也支持在雷達器件中實(shí)現數字功能的高度集成，以幫助降低先進(jìn)雷達系統的成本，以及縮小其尺寸。過(guò)采樣模數轉換器和超低噪聲數字PLL時(shí)鐘等功能都是ADI擁有知識產(chǎn)權的 核心技術(shù)，有助于提高下一代77 GHz雷達傳感器的運行速度、分辨率和穩定性。 先進(jìn)的半導體技術(shù)、模擬專(zhuān)業(yè)技術(shù)和系統軟件功能相結合，將能夠進(jìn)一步利用雷達技術(shù)擴展下一代車(chē)輛中部署的ADAS的功能。無(wú)論是現在，還是未來(lái)的幾十年，ADI將一直擁有雷達開(kāi)發(fā)領(lǐng)域的核心技術(shù)優(yōu)勢。 作者簡(jiǎn)介 Donal McCarthy是ADI公司的汽車(chē)雷達產(chǎn)品線(xiàn)總監。他擁有科克大學(xué)的工商管理學(xué)士學(xué)位、波士頓學(xué)院的工商管理碩士學(xué)位和都柏林愛(ài)爾蘭管理學(xué)院的市場(chǎng)營(yíng)銷(xiāo)學(xué)位。Donal擔任過(guò)多種職位，包括MACOM的設計工程師、Hittite的現場(chǎng)銷(xiāo)售工程師和營(yíng)銷(xiāo)人員，以及ADI公司的營(yíng)銷(xiāo)經(jīng)理和總監。聯(lián)系方式：donal.mccarthy@analog.com。 |
