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在通向智能驾驶的道路上,有没有捷径可走?

2020-03-20 13:32
世纪电源网
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很多迹象表明,中国的车载毫米波雷达市场发展正在步入快车道。按照三部委联合发布的《汽车产业中长期发展规划》,到2020年国产自主品牌的汽车中,ADAS自动驾驶传感器的新车装配率将达到50%,到2025年将超过80%。与此同时,根据中国新车评价规程(C-NCAP),新车产品想要获得C-NCAP五星评定,ADAS也成了硬性要求,这也大大加速了毫米波雷达在汽车应用中渗透率的增长。

众多市场研究机构也都对汽车毫米波市场前景给出了乐观的估计。据IHS Markit预计,到2023年,中国将成为全球最大的汽车雷达市场; Strategy Analysis的分析数据称,到2025年大中华区市场毫米波雷达的需求量将达到3100万套。

77GHz雷达渐成主流

在通向智能驾驶的道路上,汽车毫米波雷达受到大家垂青自有其道理。尽管与摄像头、激光雷达、超声波雷达等汽车传感器比较,毫米波雷达在目标识别和分类方面有明显不足,但其有十分突出的优势——作用距离长、不受光线和天气等环境影响、成本降低空间大……所以在目前主流的L3或更高级别的量产车型中,毫米波雷达是不可或缺的存在。

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表1,不同汽车传感器性能比较

而在汽车毫米波雷达频段(24GHz或77GHz)的选择中,一个明显的趋势就是77GHz技术正在逐渐成为主流。究其原因,有以下几点:

由于频率高,所以77GHz雷达对小物体有更高的探测率,且对物体距离和速度的分辨率也更高;

高频率对应的天线尺寸也会更小,有利于整个雷达系统的小型化;

77GHz是汽车雷达专用波段,不用担心其他无线通信的干扰;

随着装配率的提升,路面上的汽车雷达会增多,而77GHz雷达有一个特性——在超过一定距离后,信号会快速衰减——这一特性可显著减少雷达之间的信号干扰,确保ADAS的可靠性。

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不过,与相对成熟的24GHz毫米波雷达技术相比,77GHz汽车雷达设计开发的门槛也更高:它不仅需要更高性能的硬件和更高效的软件算法,也需要开发者丰富的经验积累;它不仅要满足严苛的车规要求,也要在功能安全、信息安全方面做足功课。这也使得不少开发者面对77GHz汽车雷达时望而却步,或者是退而求其次选用其他方案。

铺设开发的捷径

当然,这是每个新技术导入期都曾面临过的问题,大家应对这样的挑战也已经摸索出了一些行之有效的方法。一方面,芯片厂商一直在针对77GHz汽车雷达提供更新更全的硬件元器件产品,同时也会不断完善相应的软件设计工具链;另一方面,作为连接这些新技术与最终用户的桥梁,技术分销商和方案商也在做很多有意义的技术整合工作,开发出可商用的解决方案,为产品的开发铺设一条捷径——安富利开发的77GHz汽车雷达方案就是一个很好的例子。 

一个完整的汽车毫米波雷达包含两个关键部分:一个是RF模块,负责雷达信号的收发;另一个是雷达处理器,对雷达信号进行分析和处理。在安富利的方案中,为了确保快速商用,这两部分均采用了恩智浦半导体(NXP)主流的、经过市场验证的芯片产品。

在RF模块部分,安富利方案选用了NXP高集成度的雷达收发器TEF8102,它提供了77GHz汽车雷达所需的所有功能:

工作频率范围76GHz-81GHz

3个发射通道 (w/BPSK) 和4个接收通道

集成ADC,可直接向雷达处理器发送数据信号

超小尺寸,可安装在汽车的任意位置

功耗比传统雷达芯片产品低40%

符合车规要求以及ASIL功能安全规范

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 图1,安富利 77GHz汽车雷达方案收发器(图片来源:安富利)

在雷达处理器上,安富利的77GHz汽车雷达方案采用的是NXP一颗经典的明星产品S32R274。

从处理器计算性能来看,S32R274采用多核架构,集成了双Power Architecture e200z7 32位CPU和带有校验器内核(在锁步操作中可用)的双Power Architecture e200z4 32位CPU,具有2MB闪存(带ECC)、1.5MB SRAM(带ECC)。同时S32R274还内置SPT 2.0雷达信号处理工具箱,为雷达信号处理提供加速。与之前的产品相比,S32R274的性能功耗比提高了4倍多。

具有完备的雷达接口,包括:MIPI-CSI2(4个数据通道)、ΣΔ-ADC(4个12位10MSps器件)、DAC (10MSps)。

符合AEC-Q100车规,符合ISO26262 SEooC至ASIL-D标准,具有CSE2加密服务引擎,让开发者在功能安全、信息安全、可靠性等方面没有后顾之忧。

此外,S32R274还提供丰富的接口,支持各种车载总线通信。

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 图2,S32R274雷达处理器框图(图片来源:NXP)

在上述两个核心部件基础上,安富利还整合了其他高性能和高可靠性的元器件,形成一个完整的77GHz汽车雷达方案。除了硬件,安富利还提供了完整的评估软件,如Beam Forming 算法和CFAR,尽可能满足开发者设计资源所需。

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 图3,安富利 77GHz汽车雷达方案硬件系统框图(图片来源:安富利)

综上所述,汽车行业的发展和国家政策的驱动,正在让智能驾驶加速走进人们的生活,也让77GHz汽车毫米波雷达的发展迎来了机遇。想上马77GHz汽车雷达,赶上这场市场盛宴,安富利提供的这样一个完整的方案可以让你的开发走一条捷径,这样一来你未来产品的前途和「钱」途都差不了。

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