德州儀器(TI)宣布毫米波傳感器批量生產(chǎn)

傳統(tǒng)汽車(chē)毫米波雷達(dá)系統(tǒng)的局限性眾所周知。分辨率低，無(wú)法分辨鄰近目標(biāo)，誤報(bào)漏檢，以及在高速場(chǎng)景下的大數(shù)據(jù)信息處理能力受限。

但在目前激光雷達(dá)價(jià)格居高不下，技術(shù)路線（機(jī)械式無(wú)法過(guò)車(chē)規(guī)，MEMS、FLASH、相控陣技術(shù)路線不確定）待定的狀況下， 毫米波雷達(dá)本身獨(dú)有的全天候條件適應(yīng)能力，依然被很多研發(fā)人員視為L(zhǎng)1-L3級(jí)別自動(dòng)駕駛下與視覺(jué)傳感器的融合首選。

德州儀器(TI)近日宣布，其高集成度超寬帶AWR1642 及IWR1642 毫米波傳感器實(shí)現(xiàn)批量生產(chǎn)。按照目前的前裝量產(chǎn)車(chē)時(shí)間點(diǎn)，搭載上述芯片方案的毫米波雷達(dá)的新車(chē)將在今年年底到2019年中期批量上市。

一年前，TI正式推出了單芯片CMOS毫米波方案，分為AWR和IWR兩個(gè)體系。A代表Automotive（汽車(chē)），I代表Industrial（工業(yè)）。AWR又分為12xx、14xx、16xx。后面的兩位數(shù)字代表收發(fā)天線數(shù)，比如AWR1243代表3發(fā)4收。采用FMCW（調(diào)頻連續(xù)波）來(lái)做波形的發(fā)射與接收。

其中，AWR1243適用于中長(zhǎng)程雷達(dá)，可用于緊急制動(dòng)、自適應(yīng)巡航控制和高速公路高度自動(dòng)駕駛。AWR1443中集成了MCU，適用于接近感測(cè)，比如用于乘員檢測(cè)、車(chē)身傳感器、駕駛室內(nèi)手勢(shì)識(shí)別和駕駛員監(jiān)控。

AWR1642則是再增加了DSP在其中，適用于超短和短程雷達(dá)，比如盲點(diǎn)檢測(cè)、防后方碰撞/警告、車(chē)道變更輔助、行人/自行車(chē)檢測(cè)、防碰撞、路口交通警報(bào)、360度視角以及停車(chē)輔助。

此前，TI公司透露，這款雷達(dá)芯片提供了“小于5厘米分辨率的精度、幾百米范圍的探測(cè)速度、高達(dá)300公里/小時(shí)的速度”。

對(duì)于無(wú)人駕駛汽車(chē)來(lái)說(shuō)，其行駛場(chǎng)景會(huì)從高速公路切換到低速密集區(qū)域，因此整個(gè)探測(cè)場(chǎng)景也要不斷進(jìn)行切換。這就需要實(shí)現(xiàn)動(dòng)態(tài)多模式操作支持。而AWR12xx、14xx、16xx則可以從中遠(yuǎn)程到近距離實(shí)現(xiàn)完整覆蓋。

這得益于TI的方案將單片微控制器（MCU）和數(shù)字信號(hào)處理器（DSP）核心集成在一個(gè)芯片上。

更高的集成度可以減少占地面積、功耗和雷達(dá)芯片的成本，但同時(shí)無(wú)性能損失。此前，另一家主流毫米波雷達(dá)芯片供應(yīng)商NXP也將MCU集成在其RF-CMOS收發(fā)器中。

有消息稱(chēng)，24GHz毫米波雷達(dá)全球龍頭企業(yè)海拉，其即將量產(chǎn)的77 GHz雷達(dá)傳感器的核心射頻芯片就是基于NXP的RF-CMOS技術(shù)工藝。不僅具有射頻收發(fā)模塊，還高度集成了具有連續(xù)數(shù)字信號(hào)處理的帶有自診斷的單片微波集成電路。

此前，另一家毫米波雷達(dá)芯片主要供應(yīng)商英飛凌在2016年宣布，和比利時(shí)微電子研究中心（IMEC）合作開(kāi)發(fā)基于28nm CMOS技術(shù)的芯片方案。去年，英飛凌宣布已經(jīng)能夠?yàn)樵缙谟脩?hù)提供一款完整的雷達(dá)芯片組。這款芯片組包含一款77/79 GHz單片微波集成電路（MMIC）。

國(guó)內(nèi)一家采用TI方案的毫米波雷達(dá)初創(chuàng)公司莫吉娜智能相關(guān)負(fù)責(zé)人介紹到，77Ghz雷達(dá)的主流市場(chǎng)此大多是采用多芯片的方案、開(kāi)發(fā)難度、測(cè)試設(shè)備等都需要長(zhǎng)時(shí)間線的驗(yàn)證。

TI的單芯片解決方案的量產(chǎn)改變了這種格局。

單芯片一方面降低了整個(gè)77Ghz雷達(dá)的研發(fā)難度，產(chǎn)品合格率與成本都會(huì)發(fā)生很大變化；另一方面，單芯片的高度集成使得系統(tǒng)識(shí)別、速率等都能多信號(hào)融合判斷，這也加速了毫米波雷達(dá)商用的進(jìn)程。

另一家采納TI方案的初創(chuàng)公司傲酷雷達(dá)（Oculii），則在全球首創(chuàng)了車(chē)載4D雷達(dá)及高清點(diǎn)云成像雷達(dá)?，F(xiàn)在研發(fā)中的高清點(diǎn)云雷達(dá)，成像效果將可與16線激光雷達(dá)媲美。下一步隨著點(diǎn)的密度增加，甚至可以達(dá)到64線激光雷達(dá)的效果 。

由于采用了TI的CMOS單芯片解決方案，其77G 4D雷達(dá)可以做到火柴盒大小，是ABCD雷達(dá)的一半大小。長(zhǎng)距雷達(dá)測(cè)距能達(dá)到250米，角度分辨率小于3度，行人和自行車(chē)檢測(cè)性能突出。

此外，由于用了TI的CMOS單芯片解決方案，其量產(chǎn)價(jià)格可以做到比ABCD（Autoliv、Bosch、Continental、Delphi）的現(xiàn)有77GHz毫米波雷達(dá)價(jià)格更低。其完全開(kāi)放的接口，容易的數(shù)據(jù)融合等使許多Tier1和主機(jī)廠愿意用其雷達(dá)做AEB/ACC等L2功能。

這也得益于DSP的集成，同時(shí)DSP還是“檢測(cè)和分類(lèi)對(duì)象的信號(hào)處理”的中心。“TI的毫米波傳感器內(nèi)的DSP使得有可能對(duì)物體進(jìn)行分類(lèi)和跟蹤，從而實(shí)現(xiàn)邊緣深度學(xué)習(xí)計(jì)算?！?/p>

在TI的毫米波雷達(dá)內(nèi)部使用的DSP是一個(gè)600 MHz用戶(hù)可編程C67X DSP。相同的雷達(dá)芯片包含200 MHz用戶(hù)可編程ARM CORTEX-R4F處理器。

同時(shí)，DSP與MCU、收發(fā)器的集成，也帶來(lái)了較少的互連損耗和更快的數(shù)據(jù)處理能力。在沒(méi)有激光雷達(dá)配置，同時(shí)攝像頭場(chǎng)景受限的情況，研發(fā)人員希望毫米波雷達(dá)能夠提供前方障礙物的大小、高度判斷識(shí)別，甚至基于深度學(xué)習(xí)能夠識(shí)別障礙物屬性。

按照TI相關(guān)人士的信息，TI是目前唯一一家提供將收發(fā)前端、DSP和MCU集成到單個(gè)芯片上的雷達(dá)解決方案?！爸辽倌壳拔覀冞€沒(méi)有看到競(jìng)爭(zhēng)對(duì)手的量產(chǎn)消息?！?/p>

而在高分辨率方面，目前廣泛采用的成像雷達(dá)技術(shù)解決辦法是采用合成孔徑技術(shù)，在不增加天線物理尺寸的基礎(chǔ)上，得到大孔徑的陣列。

與合成孔徑的思想不同，MIMO 雷達(dá)是利用多發(fā)多收的天線結(jié)構(gòu)等效形成虛擬的大孔徑陣列，獲得方位上的高分辨力。而這種虛擬陣的形成是實(shí)時(shí)的，能夠避免傳統(tǒng)的ISAR成像中存在的運(yùn)動(dòng)補(bǔ)償問(wèn)題。

此前，TI測(cè)試的多片級(jí)聯(lián)雷達(dá)（MIMO）的FFT輸出圖，很明顯通道數(shù)越多，精細(xì)程度就越高。比如，4個(gè)AWR1243級(jí)聯(lián)后雷達(dá)的參數(shù)，遠(yuǎn)距離分辨力大大提高，40米處可以做到1度的方位角分辨率，也就是4.5厘米的精度和大約9厘米的物體分離精度。

德州儀器使用4個(gè)3發(fā)4收的AWR1243雷達(dá)，就是192個(gè)虛擬通道（天線或者叫陣列）。這更適合于79GHz毫米波雷達(dá)，從而通過(guò)車(chē)身四周角的配置，為自動(dòng)泊車(chē)、高速場(chǎng)景360度監(jiān)測(cè)提供解決方案。

而傳統(tǒng)的SAR雷達(dá)，主要優(yōu)勢(shì)在于靜態(tài)目標(biāo)識(shí)別，同向或逆向勻速運(yùn)動(dòng)目標(biāo)的識(shí)別。但對(duì)于非勻速運(yùn)動(dòng)物體識(shí)別，存在一定的缺陷。

目前，76-81GHz毫米波雷達(dá)已經(jīng)成為自動(dòng)泊車(chē)、高速自動(dòng)駕駛的標(biāo)配。而在與攝像頭甚至是未來(lái)激光雷達(dá)的融合上，也能夠做到出色的匹配。

在雷達(dá)芯片上集成能夠進(jìn)行模式識(shí)別和機(jī)器學(xué)習(xí)的算法，意味著雷達(dá)同樣能夠通過(guò)微多普勒特征識(shí)別并辨別出行人、自行車(chē)和其他機(jī)動(dòng)車(chē)輛。

如果將這些具備機(jī)器學(xué)習(xí)能力的雷達(dá)和其他攝像頭、激光雷達(dá)等傳感器進(jìn)行融合，相當(dāng)于為自動(dòng)駕駛汽車(chē)增加了另一層安全保障。

目前，國(guó)內(nèi)76-81GHz毫米波雷達(dá)市場(chǎng)處于市場(chǎng)啟動(dòng)期，隨著國(guó)內(nèi)汽車(chē)主動(dòng)安全相關(guān)政策的逐步實(shí)施，以及汽車(chē)智能化向中低端車(chē)型的快速滲透，未來(lái)三年毫米波雷達(dá)的滲透率將快速提升。

高工智能產(chǎn)業(yè)研究院（GGAI）此前發(fā)布數(shù)據(jù)稱(chēng)，僅中國(guó)2018年毫米波雷達(dá)市場(chǎng)規(guī)模將達(dá)60億元，同比增長(zhǎng)44%。到2025年，市場(chǎng)規(guī)模有望達(dá)到270億元人民幣。