【導讀】為什么會提出雷達系統(tǒng)這個話題?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幾百萬。雷達技術在高級輔助駕駛系統(tǒng)(ADAS)的應用至關重要,能夠有效避免交通事故的發(fā)生并挽救生命。
全球各地出臺了多項新規(guī),并制定了地區(qū)性新車評估計劃(NCAP)評級標準,推動了雷達的加速普及。例如,許多地區(qū)已頒布了相關法規(guī)或五星安全評級標準,強制要求車輛部署自動緊急制動、盲點檢測及易受傷害道路使用者的檢測等功能。
ADAS和自動駕駛的級別
汽車工程師協(xié)會(SAE)定義了自動駕駛的6個級別,其中L0是無自動化,而ADAS正在逐步演變?yōu)轳{駛員輔助、部分自動化、有條件自動駕駛,最終發(fā)展為全自動駕駛的L5級汽車。這些正在推動著ADAS的普及并逐步提高自動化程度。
L2到L3的飛躍
L3自動駕駛汽車的事故責任主要由汽車廠商而非駕駛員承擔。汽車廠商在努力解決滿足L3等級的設計復雜性問題,而同時,人們的注意力已經轉向過渡性等級,并推進了它的發(fā)展進程。在傳感器技術方面,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+級向自動駕駛轉變的市場預測(2021-2030)
知名市場研究與戰(zhàn)略咨詢公司Yole Development的最新報告表明,隨著L0-L2汽車的銷量開始下降,L2+汽車的銷量可能會穩(wěn)步增長,到2030年市場份額將達到近50%。L2+還允許OEM逐步推出先進的安全和舒適功能,為傳感器技術的成熟留出更多時間。在此期間,駕駛員繼續(xù)擔任輔助角色,同時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——沒有單一的解決方案
實現ADAS和自動駕駛的主要傳感器技術有三種:雷達、攝像頭和激光雷達(LiDAR,即光探測和測距)。每種技術都有其獨特的優(yōu)勢和劣勢,總而言之,目前還沒有主流的傳感器技術解決方案。
雷達和攝像頭在很大程度上相輔相成,由于兩者發(fā)展較成熟且性價比較高,現已廣泛部署在L1和L2汽車上。例如,雷達在測速和測距方面表現非常出色,但卻無法捕捉色彩信息。傳統(tǒng)雷達的角分辨率比攝像頭和激光雷達低很多。相比之下,攝像頭適用于圖案和色彩檢測,但受環(huán)境影響較大。例如,攝像頭在強光、夜晚、霧霾和雨雪等惡劣環(huán)境下效果較差。另一方面,雷達幾乎不受惡劣天氣情況的影響,能夠在強光、黑暗的條件下可靠地工作。
激光雷達的主要優(yōu)勢在于其超精密的水平和垂直角分辨率,以及其精細的距離分辨率。因此,它適用于高分辨率3D環(huán)境測繪,能夠精準地探測自由空間、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。對于L2+和L3級別的主流乘用車來說,高昂的成本才是攔路虎。在這方面,4D成像雷達與傳統(tǒng)雷達相比分辨率更高,一經問世便驚艷了整個世界。在成本允許的前提下,4D成像雷達、激光雷達和攝像頭形成互為冗余備份和補充的系統(tǒng)。
閱讀白皮書:4D成像雷達:持續(xù)支持L2+汽車的傳感器優(yōu)勢
成像雷達的發(fā)展
早期,雷達技術主要用于探測其他車輛。從本質上說,這些都是測量速度和距離的2D傳感器。然而,當今先進的雷達技術基本上都是4D傳感器。除了測量速度和距離,4D傳感器還能夠測量水平和垂直角度。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。
成像雷達可以區(qū)分汽車、行人和其他物體
對于低端車(L2+),重點是在車輛周圍設置360度的屏障(業(yè)內流行語是“角雷達”)。顧名思義,至少有四個,但通常有六七個高分辨率雷達傳感器節(jié)點,因為側面可能安裝額外的“填隙”雷達。在光線昏暗的條件下,城市自動駕駛儀可以看到一個孩子正站在兩輛停放不動的汽車之間。對于高端車(L4及以上),車輛可以看到更小的物體并采用更高的分辨率,成像雷達可以對車輛周圍進行全面的環(huán)境感知,能夠在前后較遠范圍內檢測危險物并采取措施規(guī)避危險。檢測距離未來能達到300米甚至更遠。高速公路自動駕駛儀能夠檢測到卡車后方高速駛來的摩托車,并對此做出反應。
成像雷達的未來
推動成像雷達技術發(fā)展的關鍵技術要素是從24GHz遷移到77GHz,如砷化鎵(GaAs)或鍺硅(SiG)技術向標準的純RF CMOS工藝遷移。其他發(fā)展包括從低通道數到高通道數的高級MIMO配置,從基礎處理到使用專用加速器和DSP內核的高性能處理,以及先進的雷達信號處理技術。
恩智浦運用這些技術研發(fā)了S32R45雷達處理器,該處理器與TEF82xx RF-CMOS雷達收發(fā)器配合使用,搭載一定數量的天線,能夠提供點云成像。這為OEM發(fā)展4D成像雷達功能提供了高性價比的解決方案,優(yōu)化了L2+的汽車產業(yè)結構。除此之外,還有一些必不可少的外設,如安全電源管理和車載網絡組件。所有這些共同構成了雷達節(jié)點,恩智浦的定位是覆蓋整個系統(tǒng)。
如需深入了解成像雷達的更多信息,歡迎回顧恩智浦于2月23日至24日主辦的成像雷達技術活動。
作者:
Huanyu Gu
恩智浦半導體的產品營銷和業(yè)務開發(fā)
Huanyu在德國漢堡工作,負責恩智浦半導體高級駕駛輔助系統(tǒng)的產品營銷和業(yè)務開發(fā)。負責高級駕駛輔助系統(tǒng)業(yè)務之前,他在半導體營銷和業(yè)務開發(fā)方面擁有多年經驗,涉及各種汽車應用領域,如安全汽車門禁和汽車信息娛樂系統(tǒng)。
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