恩智浦打造分布式串流雷达网络 为软件定义汽车的ADAS架构赋能

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汽车4D毫米波成像雷达正在高歌猛进。据高工智能汽车研究院报告,国内市场L2+及以上新车毫米波雷达搭载率有望在2025年突破50%。同时,2023年中国乘用车市场前装4D毫米波成像雷达突破百万颗,到2025年4D毫米波成像雷达占全部前向毫米波雷达的比重有望超过40%。国信证券也预计,到2025年全球毫米波雷达市场规模将达到384亿元,复合增长率为25.5%。

看上去4D毫米波成像雷达热度在不断升温,但随着软件定义汽车SDV推动汽车ADAS域控制器架构演进,新的挑战也随之而来。恩智浦大中华区汽车电子事业部市场总监翟骁曙提到,传统上的雷达各自为战,难以与新型电子电气架构紧密结合,为将雷达传感器能够更好地嵌入到其中,使得整个电子电气架构的设计更加趋于合理,包括算力分配、软件升级,传统边缘计算雷达模块分布式串流雷达网络演进。

在此领域深耕多年的恩智浦也应时而动,前不久举办的CES上通过全新的28nm SAF86xx系列配合S32R MPU,全面展示了分布式串流雷达传感器网络方案的优势和OTA升级潜力。

分布式串流雷达网络方案适应OTA需求

恩智浦分布式串流雷达传感器网络方案的两大“担当”是全新的28nm 4D毫米波雷达单芯片SAF86xx系列和S32R系列MPU。

据介绍,SAF86xx系列有4根发射链路和4根接收链路,集成的MCU对信号进行简单的FFT处理,并将FFT的数据通过千兆以太网接口传输至ADAS域控制器S32R进行后续处理。而分布式孔径雷达是在分布式基础上构建了两个前雷达的虚拟高分辨传感技术,通过物理位置以及后端算法形成虚拟的孔径,实现小于0.5度的精细的角度分辨率,从而提高空间感知能力,与激光雷达类似。

在分布式串流传感器架构当中,雷达的前端感知跟后端处理可进行物理上的解构前端的雷达传感器会更加,射频性能进一步提升,但后端数据趋向于ADAS域控制器或独立的雷达域控制器处理

一方面从整车电子电气架构的角度来,算力分布会更加地合理,同时也提供了更高的灵活性,可随着新雷达技术的迭代,在进行OTA进行动态的算力分配调整,扩充硬件平台的寿命;另一方面,更多的底层雷达传感数据被统一集中到中央的雷达域控制器或ADAS域控制器进行统一的融合处理,功能更加强大。”翟骁曙进一步解读说。

从雷达数量来看,一辆汽车可能需要两颗长距雷达和四颗角雷达,NXP通过6根千兆以太网线连接到S32R MPU进行集中式处理。目前恩智浦可扩展的毫米波雷达平台矩阵也形成了三大主力:4D成像毫米波雷达解决方案、77GHz长距离和角雷达解决方案,后面两者均是单芯片方案。

这一方案可实现整车360度的全方位感知。目前国内主流的主机厂和零部件厂配合,预计在未来的12个月陆续在车厂交付,未来的两到三年内大规模量产。”翟骁曙强调。

SAF86系列雷达单芯片成强大推手

在适应软件定义汽车的大趋势之下,恩智浦的分布式串流雷达网络成为指引行业前行的新方向,而全新第三代雷达单芯片SAF86xx无疑是强大的“推手”。

无论是从工艺、封装、天线以及安全层面,SAF86xx系列都实现了新的“进化”。

恩智浦大中华区汽车电子事业部ADAS产品市场经理杨昌介绍,构建于前一代RFCMOS雷达平台基础上,第三代RFCMOS单芯片雷达SAF86xx系列由4颗收发芯片+S32R MCU组成,工艺升级到28nm,这十分不易,尤其是在高频RF链路实现先进制程要克服数字和模拟信号隔离等众多技术难点。发射天线和接收天线4可实现等价于4×4最高达16的虚拟链路相较于前一代有两倍的射频链路性能提升,兼具高性能和低功耗通过LiP封装支持3D天线设计,功率输出最大可达到15dBm,大大扩展了探测距离,可轻松实现300米及以上的探测距离以及更好地区分物体。同时,还集成了7比特的移相器,配合RF的发射链路可实现更复杂MIMO的波形设计,兼顾远距离和高分辨率。

在雷达算法方面,通过内置高性能的Arm核,支持高分辨率的超声算法以及复杂MIMO波形的算法,从而实现高密度点云和物体分类效果。

而且,此单芯片预计能以最高1Gbit/s的速度串流传输大量低层级雷达传感器数据,有助于汽车厂商优化软件定义汽车的下一代ADAS分区,同时支持向新架构的平稳过渡。杨昌指出,尽管这一网络对后端算力有更高的要求,恩智浦优势在于将雷达IP集成数字处理单元可以适用于毫米波的FFT、VMT、峰值检测等运算,全面实现硬件的加速。

围绕安全,新一代雷达单芯片SAF86xx系列针对分布式串流传感器进行了优化,具有千兆级以太网接口,并集成了MACsec安全引擎。同时根据ISO 26262单独使用的安全元件(SEooC)方法开发,符合ASIL B级和ISO/SAE 21434标准。而且,还支持NCAP安全功能,包括紧急制动和盲点检测,从而可进一步支持先进的ADAS和自动驾驶应用,包括SAE 2+和3级。

毫无疑问,新一代28NM雷达SoC SAF86系列与S32R MPU“双剑合璧”,搭建了强大的雷达传感器网络,为实现先进的软件定义铺平了道路。

正如恩智浦半导体资深副总裁兼ADAS总经理Steffen Spannagel所言,借助恩智浦全新SAF86xx系列雷达单芯片系列,OEM可快速地将其当前的雷达平台迁移到新的软件定义汽车架构。通过在分布式架构中使用专用的S32R雷达处理器,可增强基于雷达的感知能力,为智能驾驶技术提供支持包括360度传感、更强大的人工智能算法和安全的OTA软件更新。

部分取代激光雷达 未来持续打磨

凭借雷达单芯片的进阶和MPU的双向加持,恩智浦的这一方案可全面满足智能驾驶的感知诉求。

杨昌提及,针对L2 ADAS的方案,恩智浦提供单芯片SAF85xx系列,覆盖4D雷达、长距雷达和角雷达的应用场景;面向L3,则有分布式雷达的芯片组网络以及4D双级联和四级联解决方案满足。

上述方案均接近激光雷达的处理能力,成本只是激光雷达的一部分,目前在主机厂和零部件厂的评估下,四级联和双级联的4D成像可以在许多情况下取代激光雷达”杨昌表示。

此外,恩智浦将毫米波雷达市场提升一个“段位”,基于对产业的深刻洞察和前瞻,恩智浦也在着力进行更多的解锁和升级。

翟骁曙认为,未来汽车电子电气架构的发展趋势表明,为实现整车的功能协调以及程度利用现有硬件资源,一个可的技术趋势是前端的感知或者I/O后端的处理做一定程度的解耦,从而提供重组的灵活性,毫米波雷达成为一大实例。

瞄准未来的汽车雷达传感器架构尤其是在分布式雷达架构,杨昌分析这呈现三大趋势:一是传感器端需要更先进的制程去实现高性能低功耗的感知,同时还要集成大带宽的千兆以太网进行传输;二是在AI处理方面,MPU需要提升AI能力,以提升雷达的采样率和收发通道数量;三是需要引入一些AI的模型和算力去处理后续的空间感知计算。

此外,随着城市NOA/高速NOA正进入快速推进阶段,对毫米波雷达也提出了新的需求和挑战。杨昌分析,新需求体现在一是高密度高质量的点云需求,二是车企希望更多的介入雷达后处理甚至是软件开发层面,恩智浦推出分布式串流传感器将更多的软件集中在中央的MPU,以方便后续的算法和软件升级,甚至为软件定义汽车实现雷达前端和后端算力的解耦,为实现算力共享提供了新的可能。

责编: 张轶群
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