Uhnder的全數(shù)字4D軟件定義成像雷達(dá)技術(shù)可增強(qiáng)分辨率和偵測能力,提升人員、道路與城市的安全性。用DCM取代傳統(tǒng)的模擬頻率調(diào)制的突破性架構(gòu)實現(xiàn)了無與倫比的角分辨率和抗干擾性,還可以實現(xiàn)HCR,解析出傳統(tǒng)雷達(dá)傳感器在過去偵測不到的并列物體。這將推動汽車雷達(dá)過渡到DMR

文︱立厷

圖︱網(wǎng)絡(luò)

2020年11月,成立于2015年的美國初創(chuàng)公司Uhnder完成C輪融資,共募集1．45億美元,擬將其數(shù)字編碼調(diào)制(DCM)雷達(dá)芯片用在包括汽車在內(nèi)的關(guān)鍵市場。相比目前的模擬雷達(dá),Uhnder的數(shù)字4D軟件定義成像雷達(dá)可提供更高的性能。

Uhnder的技術(shù)何德何能,被譽(yù)為“汽車市場第一個數(shù)字成像、單芯片雷達(dá)解決方案”,到底好在哪里?大多數(shù)人還不甚了了,我們將其與傳統(tǒng)雷達(dá)做個比較。

供應(yīng)鏈三方合作

早在2018年,Uhnder的第一個客戶麥格納(Magna)就在使用其數(shù)字片上雷達(dá)(RoC)的優(yōu)勢部署下一代汽車級傳感器,研發(fā)4D掃描駕駛環(huán)境的高清雷達(dá)。

今年1月,麥格納宣布美國電動汽車制造商菲斯克(Fisker)的Ocean SUV高級駕駛輔助系統(tǒng)(ADAS)將搭載其采用Uhnder技術(shù)的Icon Radar,預(yù)計該車將于2022年底推出。

菲斯克是當(dāng)年與特斯拉齊名、被稱為“特斯拉真正一生之?dāng)场薄⒔?jīng)歷破產(chǎn)重生的電動汽車斗士Henrik Fisker的公司。最近其卷土重來,信息不少,如知難而退放棄了2018年之前就在研發(fā)的固態(tài)電池;首款量產(chǎn)車型Ocean由麥格納代工生產(chǎn),將于2022年第四季度上市;第二款車型將與富士康共同開發(fā),覆蓋亞洲市場。

這里主要聊聊為菲斯克注入了新的科技元素的數(shù)字汽車?yán)走_(dá)。

傳統(tǒng)雷達(dá)是怎樣工作的?

雷達(dá)系統(tǒng)發(fā)射一個信號,并接收被反射的環(huán)境物體或目標(biāo)的信號,然后對反射信號和發(fā)射信號的特性進(jìn)行比較。單發(fā)射機(jī)單接收機(jī)雷達(dá)系統(tǒng)(單輸入、單輸出或SISO)可以估計環(huán)境中目標(biāo)的距離和速度。

雷達(dá)工作原理

SISO雷達(dá)系統(tǒng)也可以估計物體的角度(方位角、仰角或兩者兼有),但必須采用機(jī)械或電子掃描。由于需要額外的掃描,快速運動物體的角度估計不是很準(zhǔn)確。

多個發(fā)射和接收天線的雷達(dá)系統(tǒng)被稱為多輸入多輸出(MIMO)雷達(dá)系統(tǒng),它包括兩個發(fā)射天線和三個接收天線。每個接收機(jī)需要知道來自Tx1和Tx2的信號的定時。因此,雷達(dá)系統(tǒng)創(chuàng)建了6個虛擬接收機(jī)系統(tǒng)(即2(Tx)x 3(Rx)=6個虛擬接收機(jī))。

多發(fā)射接收天線雷達(dá)系統(tǒng)

MIMO雷達(dá)系統(tǒng)可以估計環(huán)境中物體的角度。一般來說,更多的天線(虛擬接收機(jī))使得雷達(dá)系統(tǒng)的設(shè)計具有更寬的孔徑,從而具有更高的角度分辨率。雷達(dá)系統(tǒng)可直接測量被測物體的距離、徑向速度和方向。方向可以是方位角、仰角或兩者兼有,從而實現(xiàn)距離估計、速度估計和角度估計。

最大方位角和仰角定義視野

傳統(tǒng)上,在任何測量維度(距離、速度和角度),上述分辨率的雷達(dá)性能都是基于目標(biāo)相同反射率或雷達(dá)散射截面(RCS)。然而,在汽車應(yīng)用中,這個定義雖然非常重要,但還不夠。在這種應(yīng)用中,雷達(dá)分辨距離大目標(biāo)很近的小目標(biāo)的能力也很重要,特別是其距離(如卡車前面的小孩)和角度(如護(hù)欄旁的行人)。因此,新方法引入了一種稱為“高對比度分辨率(HCR)”的概念,這對于確定雷達(dá)在駕駛中支持高水平自動化的程度至關(guān)重要。HCR代表雷達(dá)的接近程度,可以解析兩個目標(biāo)的RCS在任何測量維度上的給定差異。

HCR有助于區(qū)分靠近大目標(biāo)的小目標(biāo)

駕駛自動化與雷達(dá)息息相關(guān)

今天,越來越多的汽車裝上各種雷達(dá)系統(tǒng),如遠(yuǎn)程雷達(dá)(LRR)、中程雷達(dá)(MRR)或短程雷達(dá)(SRR)。

LRR通常用于相當(dāng)窄的角度區(qū)域內(nèi)檢測遠(yuǎn)距離(例如,高達(dá)300米)的物體,有助于緊急制動、碰撞警告和自適應(yīng)巡航控制。

MRR具有更寬的視野,通常可以檢測150米以內(nèi)的物體,并可以檢測十字路口(橫向)接近的物體,可以用于十字路口交通警報功能。

SRR可以在短距離內(nèi)檢測寬角度區(qū)域內(nèi)的物體,通常用于泊車輔助、十字路口交通警報、行人/自行車檢測、追尾警告和車道變換輔助。

為了確保更安全的駕駛以及自動駕駛(AD),一輛車可能包含多個LRR、MRR和SRR。一般來說,駕駛自動化水平越高,所需的傳感器數(shù)量就越多。

汽車中多個遠(yuǎn)程、中程和短程雷達(dá)

為了提高現(xiàn)有汽車ADAS的性能和可靠性,克服向全自動駕駛(L5)發(fā)展的挑戰(zhàn),汽車?yán)走_(dá)系統(tǒng)需要提供更高的方位角和仰角分辨率,以及更好的精度和分辨力。這些先進(jìn)的雷達(dá)能力是解決各種場景用例所必需的,這些用例對傳統(tǒng)雷達(dá)來說是具有挑戰(zhàn)性的。

如果沒有更高的分辨率、精度和更好的識別能力,雷達(dá)系統(tǒng)可能很難識別高速公路上的開闊車道、隧道入口處或橋下的熄火汽車、道路上的小碎片或汽車旁邊的騎車人。

重要雷達(dá)用例

A．

數(shù)字雷達(dá)探測到一條開闊的車道,而其他雷達(dá)可能看到一堵3輛車寬的“墻”

B．

以高速行駛時,在安全制動距離下,數(shù)字雷達(dá)可探測到隧道和隧道中拋錨的汽車

C．

數(shù)字雷達(dá)可以發(fā)現(xiàn)輪胎或磚塊,早到足以改變車道或剎車,即使是以高速公路的速度

D．

數(shù)字雷達(dá)能探測到大物體旁邊的小物體,比如汽車旁邊的騎自行車的人。

此外,雷達(dá)必須對道路上的其他雷達(dá)提供更強(qiáng)大的抗干擾機(jī)制,特別是隨著越來越多地部署更高水平的自動化,汽車配備的雷達(dá)越來越多。雷達(dá)是一種特別容易受到自干擾(來自同一輛車上其他雷達(dá)的干擾)或交叉干擾(來自其他車上雷達(dá)的干擾)的技術(shù)。這種干擾敏感性是雷達(dá)廣泛部署的一個重要限制。

迄今為止,汽車上最常用的雷達(dá)技術(shù)是調(diào)頻連續(xù)波(FMCW)雷達(dá),其最新版本稱為快速啁啾(chirp)調(diào)制(FCM)。另一種雷達(dá)類型是采用DCM的數(shù)字調(diào)制雷達(dá)(DMR)。