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【芯智驾】车载毫米波雷达迎“风口”,看芯片方案商如何加“BUFF”?

来源:爱集微

#芯智驾#

01-24 16:22

芯智驾──集萃产学研企名家观点,全面剖析AI芯片、第三代半导体等在汽车大变形时代的机会与挑战!

集微网消息,十余年筚路蓝缕,2021年自动驾驶终于迎来了其商业化爆发的一年。据工信部数据,截至2021年第三季度,我国L2级自动驾驶乘用车新车市场渗透率已经达到20%。

辅助驾驶/自动驾驶不断渗透下,各大传感器将进入一个新的发展阶段。虽然步入L3及更高级别,激光雷达开始变得不可或缺,但对于L2级的驾驶辅助,摄像头,尤其是毫米波雷达,因其足以提供强大的性能支撑,技术成熟且具备成本优势,未来仍将是感知方案中的必选,对于L3甚至更高级别的自动驾驶,毫米波雷达也将是重要的传感器。

汽车ADAS领域的领先供应商安波福近日在媒体交流会上表示,仍十分看好毫米波雷达在自动驾驶中的作用,原因有几点:一是,与基于摄像头等视觉传感器的系统相比,以毫米波雷达为中心的系统配置不仅功能更强大,且它需要的算力及对能耗的要求减少了60%,系统成本降低至少25%;二是,毫米波雷达不仅具有良好的距离和速度检测能力,还可灵活装置于汽车的各个位置,它可以安全地置于车身面板后方,远离污垢和灰尘;此外,由于其全天候性能,在扩展车辆的运行设计方面扮演着重要的角色,它在夜间或照明条件不利的情况下,以及雨雪雾中均能运行良好,确保相关功能的可用性。

芯片级联的4D成像雷达方案,未来是大势所趋?

当然,毫米波雷达确实存在一些技术局限,例如,由于角度分辨率不高,对目标的检测只局限于零散的一些反射点,而无法对目标的轮廓进行成象,所以对一些弱反射目标的检测,会存在漏检测或误检测的情况。为此,安波福表示正在通过人工智能及机器学习技术来有效地消除这些局限,让其在更高级别的自动驾驶中发挥作用,这其中,好的芯片方案也大有裨益,可以助力突破毫米波雷达的技术瓶颈。

深耕毫米波雷达产品的德州仪器(TI)近期发布了最新产品AWR2944,这是TI毫米波产品中第二代单芯片方案,产品尺寸、分辨率和RF综合性能都有较大提升。TI中国区嵌入式产品系统与应用总监蒋宏对集微网表示:“AWR2944中有DDMA、C-PHY等硬件加速单元,检测距离比上一代提升40%,且可以解决在强干扰下细小物体的漏检。”同时,在多目标检测方面,AWR2944包括其上一代产品都有多目标检测、追踪的功能,很多主机厂/tier 1用其追踪16个目标或者更多。

实现多目标检测之外,角分辨率的尽可能提升,也是主机厂/tier 1的期望。对此,蒋宏谈到,从原来24GHz 1发2收,到77GHz的2发4收,到AWR2944的4发4收,TI很早时就推过四片级联,相当于12发16收,有196个虚拟通道。虚拟通道多了以后,整个的角分辨率会得到很大的提升,另一方面,虚拟通道增加,客户自己的一些算法就可以得到更多的应用,包括像波束赋形等很多算法都在里面。这也是为什么从去年开始大家认为4D成像雷达是一个热点的原因,目前已有很多产品在路测准备上车了。

毫无疑问,伴随自动驾驶不断演进,就毫米波雷达领域中,未来更多应用的是4D成像级联方案,其可以把很多传统2D毫米波雷达的弱点攻克,比如垂直维度上的信息采集和角度分辨率的提升,如今,该技术的发展已相当快,大陆集团、采埃孚、安波福等传统雷达供应商都已经推出甚至拿到4D雷达前装量产订单。

TI在2020年发布并已量产的AWR2243,很多主机厂/tier 1已经开始做2片级联、4片级联的4D成像雷达,它保持了毫米波对测距测速的精准度,同时在角度分辨率方面也有了极大的提升,到1度甚至更低到0.1度,每秒产生5万个点云的一些新应用。未来,这一技术随着发射接收通道的增加,还会往前发展,分辨率会越来越高,和激光雷达的差距也会逐渐缩小。

毫米波雷达是ADAS的必选项,平衡性能与成本很关键

蒋宏也认为,车厂层面,激光雷达仍然会作为一些高阶自动驾驶的选项,但是毫米波雷达基本上是汽车ADAS的必选项,是不可或缺的,这是市场的一个需求和状况所决定的。

据行业分析师预测,到2030年,L2+自动驾驶汽车可能将占汽车总产量的近50%。正是看到逐渐规模释放的辅助驾驶/自动驾驶市场,传统汽车芯片厂商近期纷纷推出毫米波雷达新品,扩展芯片阵容,增厚自身在这一领域的竞争实力。例如,恩智浦推出了新的雷达处理器S32R41,可将4D成像雷达的优势延伸到更多的汽车,加之2022年上半年将开始首次量产的S32R45,这两款处理器足以满足L2+级至L5级的自动驾驶需求,用于构建4D成像雷达,实现360度环绕感知。

据了解,TI发布的AWR2944适用于L2或者L2+这些目前比较主流的应用和场景。具体而言,AWR2944可做前角雷达,也可做前向雷达,因为它是4收4发,当它的FOV比较收敛的时候也可以很精准探测前向目标。蒋宏表示:“如果整个系统提升到L3、L4也非常适合,比如有一些案例,L3以上可能有8个雷达或者更多前角雷达。现在很多客户用AWR2944的角雷达和前向雷达可以设计盲点监测系统(BSD)、自动紧急制动系统(AEB),甚至是满足L3有限条件下的驾驶,使AWR2944作为毫米波传感器成为了整个系统中的传感单元。另外,驾驶舱内有其他的一些应用,AWR2944也能够做到。”

主机厂/tier 1的实际需求也将影响毫米波雷达等传感器的未来发展,因为他们需要平衡性能和成本。出于这方面的考虑,在如今的智能网联汽车中,传感器越来越多,很多汽车的感知方案是5R1V(5个毫米波雷达,1个视觉传感器),接下去可能是8R甚至更高的方案。

在传感器方案里,TI用RFCMOS做高集成,高集成带来的直接优势就是高性价比,因为可以用单片解决以前人家用三个子系统组成的毫米波传感器,这是非常重要的一点,出于对成本的考量,在同样的这一代里面再推出后续几个更有性价比的产品,也是TI毫米波雷达路线图的规划之一,同时TI也在规划第三代毫米波雷达。另一方面是跟随传感器融合之势,TI有TDA2x和TDA4x等汽车处理器,包括域控制器,ADAS的处理器,TI的毫米波雷达和TDA4x可形成非常不错的组合,而且还有很多电源管理芯片,信号、数据传输方面的器件,简言之,TI在ADAS/自动驾驶方面可以提供一个全套的解决方案。

毫米波雷达未来的发展走向?

毫米波雷达单个传感器技术未来的发展走向,也必须将其放在ADAS/自动驾驶,以及汽车技术变革中来看。当下,ADAS领域的趋势主要由三大方向主导和推进。

一是相关法规,有新车评价规程(NCAP)、联合国第79号条例等等,它对于自动驾驶的方向和碰撞的要求提出了更高的要求,这些要求会推动ADAS技术不断进步,而TI的AWR2944是首款单芯片角雷达传感器,集成了4个发送器,可提供不错的射频性能,比传统3发送器器件的角分辨率高33%,可帮助汽车制造商满足上述NCAP安全要求。

二是汽车的架构,汽车上市时间和成本非常关键,这就取决于架构如何定义,一个好的汽车架构能够复用,从而大大加快迭代速度,同时降低成本。

三是新兴传感技术在自动驾驶领域中不断的推广和应用,比如77GHz毫米波雷达和60GHz毫米波雷达在DMS和自动辅助泊车上大量的使用。

毫米波雷达等传感器的发展紧跟以上相应的法规、技术对感知越来越高的要求,比如传感器要能够全天候工作,探测距离更远,感知的信息维度更多,感知更精准等。蒋宏指出,从去年开始,4D毫米波雷达非常热,这就跟国家的一些法规政策也有关,前向雷达在中国市场增长非常快,有很多咨询公司给出预测,2023年中国市场就会增长到全球最大的前向雷达市场。

中国新能源汽车市场从政策驱动转向市场驱动,快速落地,全球汽车市场也在加快向电动化转型,这股热潮对于整个毫米波雷达的发展也将起到促进作用。新能源热潮的背后是电子化和智能化,新能源赋予了汽车更大的可能性去更快实现智能化,毫米波雷达属于汽车智能化的一部分,它是一种用于感知的核心器件。蒋宏强调道:“这种情况下,我们非常看好毫米波雷达,期待它能在这波由新能源所驱动的智能化浪潮下拿到更多的份额并实现更广泛的应用。目前,毫米波雷达的应用还在第一步,多级级联以及更多的可能性其实还没有被开发出来,伴随着新能源带来的智能化趋势,我们认为它在未来会产生更多新应用”。

(校对/Jimmy)

责编: Carrie

Sharon

作者

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邮箱:dusha@lunion.com.cn

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无畏红尘中打滚,有破有立

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