目前市場上銷售的部分車型開始適配全新的自適應巡航ACC系統(tǒng)，它的核心是雷達攝像頭融合傳感器。今天讓我們通過專利來詳細聊聊汽車雷達攝像頭融合傳感器吧。

ACC傳感器迭代


老款沃爾沃XC60基于激光傳感器的城市安全系統(tǒng)

配置激光傳感器的City Safety功能的老款沃爾沃具有了緊急剎車功能。這種激光傳感器可以探測三個固定的角度（左、中、右），并可有效探測6米內的物體。但是并不能實現車道偏離提醒和自適應巡航等駕駛輔助ADAS功能。因為激光傳感器只能夠識別物體距離卻不能感知它的顏色，從而無法識別車道線。因此車道線識別只能交由傳統(tǒng)的攝像頭傳感器進行識別。而自適應巡航又需要非常長的探測距離150~200米，這是激光傳感器無法滿足的。所以一套額外的雷達傳感器被放置在前進氣格柵處用于進行長距離的物體探測。下圖為具有City Safety和車道偏離警告功能的沃爾沃車型內后視鏡模塊。左側為激光傳感器，右側為雨量傳感器，中間為具有車道識別功能的攝像頭傳感器。

全新沃爾沃XC90搭載雷達攝像頭集成傳感器RACam

可以看到要實現沃爾沃的City Safety + 車道偏離警告 + 自適應巡航功能就需要激光傳感器、攝像頭傳感器、雷達傳感器等3個不同的傳感器。其不僅很占空間而且成本很高。全新XC90車型創(chuàng)新的啟用了來自德爾福Delphi的攝像頭雷達集成傳感器RACam。由于攝像頭雷達傳感器信號的融合，其不僅可以完成原來攝像頭傳感器完成的車道識別和雷達傳感器完成的自適應巡航，同時其可以非?？煽康淖R別周圍的物體。使用圖像和微波信號雙重確認物體保證了識別的準確率。

全新XC90實現更多的駕駛輔助ADAS功能
借助Delphi這款RACam產品的雷達攝像頭傳感器的融合特性，全新XC90相較以前可以具備更多的駕駛輔助ADAS功能。實現多個車輛和行人的多目標跟蹤和識別。并且新增了在轉彎過程中對來向車輛的識別和必要時進行緊急制動。可以有效的識別自行車和騎車人。這套RACam集成傳感器隨著SPA平臺的推廣應用于新款XC60以及S60、V60等車型中。

雷達攝像頭融合傳感器專利解讀

在77G雷達之前放置任何物體，哪怕是擋風玻璃都是嚴重影響雷達傳感信號的。這是因為77GHz的微波信號具有更短的波長，因此其穿透性更弱。當不得不穿透障礙物時需要經過精確的計算，保證每一種穿透的材料都要和半波長成倍數關系。而為了和攝像頭傳感器集成在一起，77G雷達必須考慮穿透成一定角度放置的擋風玻璃。并且考慮玻璃鍍膜的反射效應。放置在內后視鏡位置相較于前保險杠位置視角更高，因此需要更強大的垂直方向雷達電子掃描能力。

信號處理專利框圖
基于信號處理專利框圖可以看到雷達的信號鏈由天線、微波收發(fā)器、模數采用模擬前端、波形發(fā)生控制和鎖相環(huán)組成。攝像頭的信號鏈由光學鏡頭和圖像傳感器組成。雷達信號和攝像頭信號都由視覺處理器進行數據融合處理。經過雷達功能的雷達目標探測、追蹤和危險分析以及視覺功能的車道追蹤、車輛識別和行人識別后，交由應用處理器APU進行決策判斷。

雷達攝像頭融合傳感器系統(tǒng)組成
對應專利，雷達攝像頭融合傳感器系統(tǒng)由主控板、雷達控制板和天線板組成。主控板包含了視覺處理器EyeQ3、應用處理器APU、攝像頭模組接口、雷達控制板接口和車身網絡連接器。雷達控制板包含1個微波發(fā)射芯片、3個微波接收芯片、模數采用模擬前端AFE、波形發(fā)生控制和鎖相環(huán)PLL。微波收發(fā)器分別通過特殊的微波導波接口和鏈路連接天線板。

雷達攝像頭融合傳感器天線板多天線設計
雷達攝像頭融合傳感器天線板采用了多天線設計，基于MIMO多發(fā)多收波束成形的電子掃描概念。雷達信號既能兼顧長距離和寬視角，又能抑制反射干擾。配備的4個發(fā)射天線和12個接收天線使該模塊成為了目前量產的車用雷達模塊中天線數量最多的產品。并且該設計早在2014年就走向了批量應用。

圖像和雷達微波信號雙重確認物體
通過信號融合，雷達傳感器和攝像頭傳感器可以在距離探測、速度探測、暗處使用效果、惡劣天氣使用效果、目標分級和分辨精度方面優(yōu)勢互補。雷達微波信號兼顧長距離和近距離，而攝像頭圖像信號覆蓋中距離。而且對于同一個追蹤目標可基于不同傳感器給出多層次信號。包括距離、速度、外形和顏色等信息。

半導體推動雷達技術創(chuàng)新
與此同時，半導體正在快速推動雷達技術的創(chuàng)新。隨著雷達傳感器多天線設計越來越普遍，為了應對日益嚴峻的模塊體積優(yōu)化挑戰(zhàn)。來自Delphi的雷達攝像頭融合傳感器的4發(fā)12收微波收發(fā)片都采用了裸片封裝COB (Chip On Board)技術，由邦接線連至雷達控制板。而來自博世的中距雷達傳感器的2發(fā)4收微波收發(fā)芯片采用了扇出晶圓級封裝FO-WLP (Fan Out - Wafer Level Package)這種手機中廣泛采用的封裝減小系統(tǒng)體積。

綜上所述，伴隨汽車自適應巡航ACC系統(tǒng)快速迭代，汽車雷達攝像頭融合傳感器依托專利技術帶來更強大的功能。半導體技術則在加速傳感器體積縮小性能提升。相信更高層面的系統(tǒng)級傳感器融合將是汽車未來發(fā)展的大趨勢。

參考文獻和擴展閱讀

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