4D雷達(dá)技術(shù)拆解分析，汽車(chē)級(jí)雷達(dá)再接再厲

對(duì)汽車(chē)的各種安全法規(guī)層出不窮，主機(jī)廠正在尋求一個(gè)平臺(tái)或一種技術(shù)，以便跟上諸如GTR（全球統(tǒng)一汽車(chē)技術(shù)法規(guī)）、歐盟NCAP（新車(chē)安全評(píng)估項(xiàng)目）等安全法規(guī)不斷演變的需求，例如盲點(diǎn)和自動(dòng)緊急制動(dòng)功能等等。這不僅僅是關(guān)于合規(guī)性的問(wèn)題，安全也是一個(gè)重要競(jìng)爭(zhēng)領(lǐng)域，技術(shù)差異化還可以直接轉(zhuǎn)化為增加的市場(chǎng)份額。

主機(jī)廠在找什么？

歐盟NCAP 2022/23協(xié)議中要求區(qū)分成人和兒童，進(jìn)行CPD（車(chē)內(nèi)兒童檢測(cè)）和智能SBR（安全帶提醒裝置）及安全氣囊展開(kāi)測(cè)試。CPD是一個(gè)新的協(xié)議，SBR也在更新，要覆蓋第二排座位。在經(jīng)過(guò)充分驗(yàn)證后，支持這兩個(gè)應(yīng)用的CPD+SBR組合體將提供一個(gè)低成本、低風(fēng)險(xiǎn)的解決方案，以此作為未來(lái)長(zhǎng)期應(yīng)用的開(kāi)發(fā)平臺(tái)，而不是使用兩套傳感器，進(jìn)行集成和測(cè)試，讓成本翻倍。NCAP的要求還遠(yuǎn)不止這些。

NXP執(zhí)行副總裁兼無(wú)線電頻率處理總經(jīng)理Torsten Lehmann指出，雖然NCAP沒(méi)有明確說(shuō)明首選的傳感器技術(shù)是什么，但主機(jī)廠迫切需要滿足NCAP的要求，他們正在采購(gòu)更好的雷達(dá)技術(shù)，以探測(cè)車(chē)內(nèi)邊角和前方的物體。

技術(shù)，始料未及？

4D雷達(dá)技術(shù)確實(shí)很新，就連以下這家擁有幾乎全部類(lèi)型汽車(chē)傳感器的公司可能也始料未及。這家公司通過(guò)收購(gòu)獲得了各種傳感器技術(shù)，這些產(chǎn)品不是為了競(jìng)爭(zhēng)，而是為了互補(bǔ)，打造超越對(duì)手的競(jìng)爭(zhēng)優(yōu)勢(shì)。

真不多見(jiàn)，這公司有這么多類(lèi)型傳感器 最近，筆者向該公司戰(zhàn)略、營(yíng)銷(xiāo)及方案工程部高級(jí)副總裁David Somo求證：“為什么像你們這種非常喜歡收購(gòu)各種先進(jìn)技術(shù)的公司沒(méi)有4D成像雷達(dá)技術(shù)呢？”他表示：“我們目前還沒(méi)有這方面的技術(shù)，暫時(shí)也沒(méi)有計(jì)劃收購(gòu)相關(guān)公司的計(jì)劃?！?/p>

David Somo看著眼熟 可以看出，傳統(tǒng)半導(dǎo)體公司與初創(chuàng)公司不同，對(duì)于新技術(shù)還是比較謹(jǐn)慎的。不過(guò)，一旦技術(shù)成熟，一些初創(chuàng)公司中的領(lǐng)頭羊就要落入頭部半導(dǎo)體公司的“虎口”。想知道這家公司是誰(shuí)？請(qǐng)往下看。

怎樣滿足NCAP等要求？

在車(chē)內(nèi)，以色列初創(chuàng)公司Vayyar的多功能傳感器可以同時(shí)為各種安全功能提供幫助。這是唯一一款覆蓋兩排完整座位和擱腳空間的單傳感器座艙監(jiān)控解決方案，能夠單獨(dú)監(jiān)控5個(gè)人。得益于高分辨率點(diǎn)云成像技術(shù)，它還將成人和兒童分開(kāi)分類(lèi)，以滿足CPD和SBR及安全氣囊展開(kāi)標(biāo)準(zhǔn)，甚至可以檢測(cè)入侵者。

Vayyar是唯一一款用于車(chē)內(nèi)監(jiān)控的端到端60GHz單芯片解決方案，覆蓋兩排，滿足所有歐洲NCAP要求。它涵蓋了整個(gè)RFIC、天線和陣列以及汽車(chē)級(jí)物料清單的硬件開(kāi)發(fā)和生產(chǎn)，所有這些都經(jīng)過(guò)了鑒定和驗(yàn)證，采用了3D/4D API和CPD+SBR解決方案。

4D成像雷達(dá)拆解分析

雷達(dá)曾經(jīng)是一個(gè)緩慢增長(zhǎng)的市場(chǎng)，以滿足軍事等成熟應(yīng)用的需求。近年來(lái)，情況改變了很多。雷達(dá)，尤其是“成像雷達(dá)”，堪比娛樂(lè)界的明星。汽車(chē)和消費(fèi)應(yīng)用激發(fā)了系統(tǒng)設(shè)計(jì)師的想象力，并推動(dòng)雷達(dá)的增長(zhǎng)達(dá)到兩位數(shù)。

雷達(dá)芯片以低成本在許多消費(fèi)類(lèi)設(shè)備中得到應(yīng)用，在汽車(chē)工業(yè)中也找到了堅(jiān)實(shí)的應(yīng)用基礎(chǔ)。各主機(jī)廠都在自己的ADAS技術(shù)中使用了雷達(dá)，最終好處是道路的公共安全。

現(xiàn)在出現(xiàn)了4D成像雷達(dá)，并已在汽車(chē)中進(jìn)行嘗試。出于對(duì)其如何實(shí)現(xiàn)的好奇，Systems Plus Consulting（Yole子公司）拆解了一個(gè)4D雷達(dá)模組，選擇的是Vayyar第一代高度集成的單片RF SoC板。

拆解師主要關(guān)心的是如何設(shè)計(jì)這樣的產(chǎn)品，如何產(chǎn)生高分辨率的4D圖像。

本次拆解的是Vayyar基于3-10GHz的RF SoC板。針對(duì)不同國(guó)家對(duì)頻率范圍的限制，其后續(xù)產(chǎn)品還有57-64GHz和77-81GHz的，以提供更大的最大帶寬和更高的分辨率范圍。

根據(jù)System Plus的說(shuō)法，Vayyar設(shè)計(jì)了一個(gè)小板，同時(shí)容納RF SoC和MCU。這種設(shè)置允許RF SoC與系統(tǒng)供應(yīng)商選擇的任何外部應(yīng)用處理器一起工作;集成的收發(fā)器發(fā)送和接收的大量信號(hào)，并通過(guò)高速DSP在SoC上進(jìn)行處理。

UWB 4D雷達(dá)成像芯片+帶有21個(gè)天線的RF板 拆解顯示，Vayyar的單個(gè)RF SoC用于發(fā)送/接收3．3-10- GHz RF信號(hào)。系統(tǒng)使用兩塊板：一塊用于RF收發(fā)器、SRAM數(shù)據(jù)采集和USB類(lèi)型的數(shù)據(jù)流（紅色輪廓）;另一個(gè)用于數(shù)據(jù)處理和BT/Wi-Fi連接（中間藍(lán)色輪廓）。

該RF SoC配備了“一個(gè)在收發(fā)器芯片中具有大量SRAM存儲(chǔ)器的片上DSP”。RF SoC將數(shù)據(jù)提供給安裝在Walabot板上的MCU。而Walabot本質(zhì)上是一款FMCW（調(diào)頻連續(xù)波）雷達(dá)，是該公司研發(fā)的首先用于智能家居和手機(jī)的產(chǎn)品，被譽(yù)為“透視眼”，能夠“讓你看穿美女的一切”。

據(jù)介紹，Walabot Home跌倒檢測(cè)系統(tǒng)使家庭成員和護(hù)理人員能夠密切關(guān)注可能會(huì)摔倒的老年人?；诶走_(dá)，它可以通過(guò)墻壁和窗簾感知到人。其中一個(gè)好處是被監(jiān)控的人不需要穿戴設(shè)備。

看看Walabot Home的設(shè)置初衷，它是一個(gè)智能系統(tǒng)，可以跟蹤人們的活動(dòng)，并了解他們是否摔倒需要幫助。這款小巧纖薄的器件使用了一種傳感器系統(tǒng)，可以處理類(lèi)似Wi-Fi信號(hào)的低功率無(wú)線電波來(lái)確定一個(gè)人的位置。

系統(tǒng)核心的RF-SoC結(jié)合了3GHz-81GHz的發(fā)射器和接收器，通過(guò)分析發(fā)送和接收的大量信號(hào)來(lái)生成高分辨率的4D圖像，而無(wú)需外部CPU。由于集成了收發(fā)器和高數(shù)據(jù)處理速度的DSP，該技術(shù)能夠創(chuàng)建精確的態(tài)勢(shì)場(chǎng)景。

該系統(tǒng)可以顯示人和物體的大小、位置和移動(dòng)情況，無(wú)需使用攝像頭就能對(duì)環(huán)境進(jìn)行完整的實(shí)時(shí)分類(lèi)。而且，它不像攝像頭那樣，不會(huì)侵犯?jìng)€(gè)人隱私。

至于RF SoC，該系統(tǒng)采用超寬帶（UWB）系統(tǒng)，可探測(cè)人及其在空間中的位置。UWB通過(guò)使用持續(xù)時(shí)間極短（從幾十皮秒到幾納秒）的RF能量脈沖來(lái)發(fā)射和接收信號(hào)。實(shí)際上，它是一種允許在十分之一瓦的天線上利用電能達(dá)到每秒千兆比特的頻帶。這種技術(shù)的優(yōu)點(diǎn)在于，由于脈沖本身的反射，脈沖的短暫性使得UWB對(duì)干擾不太敏感。

成本分析專(zhuān)家Stéphane Elisabeth說(shuō)，RF SoC中的MCU“只將SRAM數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換成USB數(shù)據(jù)流類(lèi)型”，這一步至關(guān)重要，因?yàn)樗筕ayyar的RF SoC中立且靈活，足以與系統(tǒng)設(shè)計(jì)師選擇的任何外部CPU或應(yīng)用處理器協(xié)同工作。不管是高通公司的Snapdragon，還是其他公司的應(yīng)用處理器。如果需要，它都可以執(zhí)行復(fù)雜的成像算法。

對(duì)于汽車(chē)應(yīng)用，Tier 1和汽車(chē)主機(jī)廠正在為ADAS和車(chē)內(nèi)占用檢測(cè)開(kāi)發(fā)成像雷達(dá)。正是這個(gè)Walabot Home系統(tǒng)，讓Vayyar在汽車(chē)市場(chǎng)取得了進(jìn)展。

汽車(chē)級(jí)雷達(dá)再接再厲

利用相控陣、數(shù)字波束形成和多輸入多輸出（MIMO）技術(shù)，汽車(chē)?yán)走_(dá)系統(tǒng)的能力不斷擴(kuò)大。目前，特斯拉Model 3使用一臺(tái)雷達(dá)（大陸ARS4-A），已具有掃描短距離和遠(yuǎn)距離的數(shù)字波束成形能力，實(shí)現(xiàn)碰撞警告、緊急制動(dòng)輔助、碰撞緩解或自適應(yīng)巡航控制（ACC）。但是，事故的頻發(fā)讓人們總覺(jué)得它還少點(diǎn)什么。馬斯克死活不用激光雷達(dá)（LiDAR），能夠產(chǎn)生高分辨率4D點(diǎn)云的4D成像雷達(dá)是不是可以實(shí)現(xiàn)更高精度的目標(biāo)檢測(cè)、分類(lèi)和跟蹤呢？

據(jù)介紹，高分辨率4D點(diǎn)云可以在距離上提取前所未有的4D（X、Y、Z、多普勒）分辨率，使運(yùn)動(dòng)目標(biāo)能夠在高速下立即從靜止雜波中分離出來(lái)。

專(zhuān)有4D體素點(diǎn)云技術(shù)構(gòu)建高分辨率4D可視化 Vayyar的多功能解決方案采用高性能4D片上成像雷達(dá)（RoC）形式，具有超大面積覆蓋范圍和超寬的方位角及仰角視野。該芯片支持先進(jìn)的MIMO天線陣列設(shè)計(jì)，最多48個(gè)收發(fā)器。它能以高粒度4D點(diǎn)云圖像生成獨(dú)特的豐富和精確的數(shù)據(jù)輸出。所有后處理成像和/或機(jī)器學(xué)習(xí)都在芯片上執(zhí)行，消除了外部計(jì)算需求。傳感器的數(shù)據(jù)滿足了當(dāng)前和新興的挑戰(zhàn)性要求，這些要求包括對(duì)車(chē)內(nèi)和車(chē)外的多個(gè)目標(biāo)進(jìn)行跟蹤和分類(lèi)，從最近20厘米到最遠(yuǎn)100米。

這一獨(dú)特的多功能平臺(tái)大大減少了傳感器和相關(guān)SOP程序的總數(shù)，降低了直接和間接成本，同時(shí)在眾多應(yīng)用中提供了很好的安全功能。

Vayyar汽車(chē)業(yè)務(wù)開(kāi)發(fā)總監(jiān)Ian Podkamien介紹說(shuō)：“我們的4D成像雷達(dá)芯片可以幫助駕駛員在低速行駛時(shí)使用點(diǎn)云數(shù)據(jù)進(jìn)行泊車(chē)輔助，在高速行駛時(shí)還可以通過(guò)盲點(diǎn)檢測(cè)（BSD）、自動(dòng)緊急制動(dòng)（AEB）、前后碰撞警告（FCW和RCW）、前方橫向來(lái)車(chē)預(yù)警（FCTA）和倒車(chē)預(yù)警系統(tǒng)（RCTA），以及對(duì)障礙物高度和其他障礙物進(jìn)行預(yù)警?！?/p>

Vayyar最新的基于MIMO技術(shù)的汽車(chē)級(jí)雷達(dá)芯片覆蓋3GHz-81GHz成像和雷達(dá)波段，有72個(gè)發(fā)射器和72個(gè)接收器。傳感器通過(guò)集成的高性能DSP和大內(nèi)存增強(qiáng)，可以執(zhí)行復(fù)雜的成像算法，而不需要外部CPU。

智能雷達(dá)傳感器實(shí)現(xiàn)經(jīng)濟(jì)高效和安全內(nèi)飾 新雷達(dá)的下一代自主智能感測(cè)技術(shù)為智能座艙賦予了更大信心。在車(chē)內(nèi)用一個(gè)傳感器取代了多個(gè)傳感器，為CPD、增強(qiáng)型SBR和其他車(chē)內(nèi)應(yīng)用提供兩排座椅和擱腳空間的全覆蓋。

今天的CPD主要局限于后座提醒系統(tǒng)。相比之下，Vayyar的傳感器監(jiān)控整個(gè)座艙，根據(jù)成人和兒童的體型對(duì)他們進(jìn)行分類(lèi)，以避免事故。

除了同時(shí)支持多個(gè)應(yīng)用，該平臺(tái)還減少了每個(gè)功能使用的傳感器數(shù)量。例如，SBR傳統(tǒng)上需要五個(gè)傳感器，現(xiàn)在的解決方案只需要一個(gè)，覆蓋所有五個(gè)座位，消除了錯(cuò)誤警報(bào)，例如沉重行李引起的誤報(bào)。

針對(duì)前方和后方道路，座艙外傳感器空間更是一個(gè)問(wèn)題，因?yàn)锳DAS和AV（自動(dòng)駕駛）系統(tǒng)占用了大量空間，更不用說(shuō)布線、ECU和所需的功耗了。對(duì)于ADAS應(yīng)用，2到4個(gè)Vayyar傳感器可替代多達(dá)20個(gè)其他傳感器，為一系列uSRR（超短程雷達(dá)）、SRR（短程雷達(dá)）和MRR（中程雷達(dá)）應(yīng)用提供了優(yōu)化的魯棒性和分辨率。

該解決方案的高分辨率也非常適合更復(fù)雜的新興ADAS功能，例如：泊車(chē)輔助、交叉路口交通警報(bào)和自動(dòng)緊急制動(dòng)、自動(dòng)緊急制動(dòng)+倒車(chē)監(jiān)控+碰撞警告、盲點(diǎn)檢測(cè)+碰撞警告+泊車(chē)輔助、自適應(yīng)巡航控制+盲點(diǎn)檢測(cè)+碰撞警告等。更重要的是，它符合包括歐洲NCAP測(cè)評(píng)要求在內(nèi)的2020-2025年路線圖及以后多個(gè)協(xié)議的要求。

行業(yè)需要合作創(chuàng)新

去年11月，美國(guó)跨國(guó)公司Koch Industries的投資子公司科KDT主導(dǎo)的D輪融資中，Vayyar籌集了1．09億美元，因?yàn)檫@可能為Vayyar的成像傳感器打開(kāi)更多細(xì)分市場(chǎng)。

據(jù)了解，今年早些時(shí)候，Vayyar與日本汽車(chē)零部件公司愛(ài)信精工（Aisin Seiki）建立了合作關(guān)系，尋求聯(lián)合開(kāi)發(fā)“用于車(chē)輛的4D高分辨率短程外部傳感器”，用于盲點(diǎn)檢測(cè)等應(yīng)用。

如今，Vayyar的業(yè)務(wù)已從零售和智能家居進(jìn)入汽車(chē)市場(chǎng)，其目標(biāo)是在增長(zhǎng)領(lǐng)域迅速擴(kuò)張。在汽車(chē)領(lǐng)域，Vayyar的芯片能夠?qū)崿F(xiàn)車(chē)內(nèi)乘客的定位和分類(lèi)、乘客性質(zhì)、生命體征和姿勢(shì)分析，以及360°外部地圖，包括監(jiān)控車(chē)輛周?chē)钠?chē)、物體和行人。

英特爾前副總裁、Vayyar的CEO Raviv Melamed表示：“我們提供了一種車(chē)內(nèi)解決方案，可以監(jiān)控車(chē)內(nèi)乘客，并在出現(xiàn)問(wèn)題時(shí)發(fā)出警報(bào)——當(dāng)嬰兒意外留在車(chē)內(nèi)并造成可怕后果時(shí)，我們看到了對(duì)這類(lèi)技術(shù)的大量需求。”

Raviv Melamed 兩年前，法國(guó)汽車(chē)供應(yīng)商法雷奧宣布將Vayyar的雷達(dá)傳感器與產(chǎn)品集成，以監(jiān)測(cè)嬰兒的呼吸，并在緊急情況下觸發(fā)警報(bào)。這為汽車(chē)市場(chǎng)的量產(chǎn)應(yīng)用做好了準(zhǔn)備。

當(dāng)被問(wèn)及公司的長(zhǎng)期愿景時(shí)，Melamed說(shuō)：“重要的是，我們的解決方案可滿足歐盟NCAP高達(dá)35%的要求，同時(shí)每輛車(chē)可降低數(shù)百美元成本，在大批量車(chē)型的整個(gè)生命周期內(nèi)可節(jié)省超過(guò)10億美元?！彼嘈?，在一個(gè)由不斷增長(zhǎng)的成本和復(fù)雜性所定義的極端競(jìng)爭(zhēng)環(huán)境中，Vayyar經(jīng)過(guò)充分測(cè)試和驗(yàn)證的多功能傳感器是一個(gè)真正的游戲規(guī)則改變者。其業(yè)界領(lǐng)先的安全性、卓越的評(píng)級(jí)、完全的合規(guī)性，更能以最小的努力實(shí)現(xiàn)可觀的規(guī)模經(jīng)濟(jì)。關(guān)于合作，Melamed表示，Vayyar目前正在與軟銀、法雷奧、博澤（BROSE）等合作，“希望在不久的將來(lái)宣布的幾個(gè)激動(dòng)人心的頭部企業(yè)和Tier-1品牌。”

責(zé)任編輯：PSY