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來(lái)源：Avnet 如今的新車(chē)發(fā)布會(huì )，如果沒(méi)有NOA（Navigate on Autopilot自動(dòng)輔助導航駕駛）功能，那都不能算作一場(chǎng)合格的發(fā)布會(huì )。高速NOA、環(huán)線(xiàn)NOA甚至城市NOA的不斷普及，標志著(zhù)L2+大范圍落地的趨勢正在加速。實(shí)現NOA的三種主要傳感技術(shù)（攝像頭、毫米波雷達和激光雷達），三種解決方案各有優(yōu)劣，能夠相互補充。 其中大名鼎鼎的激光雷達，其高分辨率是最大的差異化競爭力。然而如今，隨著(zhù)4D成像雷達（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)，在很多應用場(chǎng)景中可以實(shí)現對于激光雷達的替代。所以我們也看到越來(lái)越多車(chē)企希望用4D成像雷達替代激光雷達，讓L2+的NOA功能得到更大普及，畢竟相比而言，激光雷達的成本還是要遠高于4D成像雷達。預計2030年，L2+的車(chē)型將占50%，這也給4D成像雷達帶來(lái)足夠的想象空間。 什么樣的4D成像雷達才能夠符合NOA的需求？我們結合安富利推出的S32R41+2*TFE82雙片級聯(lián)方案，從三個(gè)方面詳細探討。 出色的射頻前端感知 4D成像雷達需要識別出行人、自行車(chē)等，這就需要傳感器看得更遠、檢測更小的物體，并且可靠地將較小的物體區分開(kāi)。 成像雷達需要在最大300米的距離外檢測、區分、追蹤多個(gè)靜止或移動(dòng)的目標，即便目標相互間距離很近也能做到。對于射頻部分而言，意味著(zhù)在射頻鏈路預算、輸出功率、噪聲系數、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(chē)雷達收發(fā)器是一款高性能單芯片、低功耗汽車(chē)FMCW(調頻連續波)雷達收發(fā)器，涵蓋了從76GHz到81GHz的整個(gè)汽車(chē)雷達頻段。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轉換、相位旋轉器和一個(gè)低相位噪聲VCO。 TEF82具有增強的射頻性能，功率輸出為13.5dB，11.5dB低噪聲系數以及95dBc/Hz@1MHz的低相位噪聲，并且支持級聯(lián)高分辨率成像雷達。 另外，TEF82支持掃頻起始頻率慢飄移，有專(zhuān)門(mén)的寄存器設置，設置非常簡(jiǎn)單對用戶(hù)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）。這種波形設計的好處是，單個(gè)chirp掃頻時(shí)間短，因此在做doppler運算的時(shí)候，無(wú)模糊上線(xiàn)速度更高，同時(shí)通過(guò)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的占據帶寬是不同的，也在一定程度上有避免雷達被干擾的作用。 這種出色的射頻前端性能使其非常適合4D毫米波雷達的要求。 全集成的硬件處理能力 4D毫米波雷達通過(guò)生成高密度點(diǎn)云，以及亞度級別的分辨率，這會(huì )帶來(lái)龐大的數據量，高效的處理器和專(zhuān)門(mén)設計的雷達加速器與先進(jìn)的算法相結合以處理這些高密度數據。 處理器的強大計算能力使得雷達能夠實(shí)時(shí)處理大量數據，生成精確的三維環(huán)境圖像。通過(guò)與MIMO（多輸入多輸出）技術(shù)結合，雷達系統可以實(shí)現更多的虛擬通道，從而提升目標檢測和追蹤的精度和范圍。另外，由于自動(dòng)駕駛/輔助駕駛具有極強的實(shí)時(shí)性，因此需要在傳感器側就實(shí)現數據的快速處理，從而完成實(shí)時(shí)響應。 S32R41處理器，采用了Arm Cortex-A53和Cortex-M7內核，結合專(zhuān)用雷達處理加速器SPT3.5，內部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)數向量運算）的BBE32 DSP提供了新的雷達后處理功能；更大的內存也可以顯著(zhù)增加雷達數量；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。 SPT是一堆用于毫米波雷達數字信號處理的硬件加速器的總稱(chēng)，包括FFT、MAXS(峰值搜索)、Copy(數據拷貝)、VMT(求模求對數等數學(xué)運算)、HIST(柱狀圖統計)、SORT(排序)等。也就是說(shuō)在S32R41中，基礎雷達信號處理都用硬件加速器實(shí)現的，速度快、功耗低。針對4D毫米波雷達中其他的數字信號處理，比如矩陣運算、矩陣求逆、矩陣分解的向量運算，則由DSP實(shí)現。 友好的開(kāi)發(fā)環(huán)境 隨著(zhù)車(chē)型的推出頻次越來(lái)越快，產(chǎn)品的上市周期不斷縮短，而雷達的開(kāi)發(fā)相對較為復雜，涉及到射頻天線(xiàn)、高速硬件以及豐富的算法，因此越來(lái)越多廠(chǎng)商都在關(guān)注工具、參考和標準軟件的提供。 安富利的雙片級聯(lián)方案，提供天線(xiàn)參考，以及相應的雷達校準算法。另外，安富利還開(kāi)發(fā)了一種孔徑外推技術(shù)，利用Burg以及Marple等時(shí)穩信號處理算法，對接收孔徑進(jìn)行線(xiàn)性外推，無(wú)需通過(guò)多收多發(fā)來(lái)擴展孔徑。安富利的方案還支持友好Python開(kāi)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(kāi)發(fā)驗證自己的算法。 總結 雷達傳感器已經(jīng)成為現代汽車(chē)ADAS不可或缺的一部分。4D毫米波雷達作為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(kāi)發(fā)環(huán)境，使其在未來(lái)智能化的發(fā)展浪潮中扮演著(zhù)至關(guān)重要的角色。 隨著(zhù)高性?xún)r(jià)比的4D成像雷達技術(shù)的問(wèn)世，面向L2+和更高級別汽車(chē)的ADAS傳感器組合將產(chǎn)生重大影響，實(shí)現L2+級安全和舒適功能的廣泛應用，從而讓駕駛更安全，用戶(hù)體驗更好。 |
