隨著消費者對于以前僅存在于高端車型安全功能的需求日益旺盛，全球的新車評價標準（NCAP）也在持續(xù)的演進。AEB就是一個非常好的例子。AEB之前僅應用于高端車型，幫助這些車型獲得5星評價。

與此同時，AEB技術本身也在逐步進化，以符合嚴苛的安全標準和客戶預期。隨著高精度汽車雷達的不斷進步，AEB的目標探測能力逐步改進，來適應復雜的城市工況，城市工況中充滿了被阻擋的行人、自行車、寵物等等目標。而以前的AEB僅可以探測到車輛和其他非被阻擋的大目標。


Figure 1. Higher sensitivity in forward-looking radar gives enhanced performance and improves autonomous emergency braking (AEB) with front collision warning (FCW).

今天自動駕駛中許多開發(fā)的工作，比如像AEB是聚焦在L1和L2級別的車輛自動化。但許多主機廠對于L3都有所規(guī)劃，而L2+更是通向更高自動駕駛的進階。

相比于L2，L2+在安全性和舒適性上有很大的提升，L2+包含了高速巡航等類似的高級的功能，這些功能和用戶體驗同L3相似，但從形式上來講L2+還是需要司機負責。理論上講，L2+的汽車在指定場景，比如高速公路可以完全的主操控，但司機還是不允許完全離開方向盤并必須隨時準備接管。

L2+的定義會在主機廠和消費者中大受歡迎，由于全球范圍內(nèi)都在著手修改關于L3的法規(guī)，L3比L2+需要更少的司機介入。許多關于L3的爭議聚焦在當司機完全推遲了對于車輛的監(jiān)控后事故責任的歸屬問題。

更高的集成度，更低的成本結構

同時，性價比是主機廠和Tier-1關注的首要問題。對于雷達支持的功能，比如AEB，在從被動警告向主動的功能過渡，在滿足日益增長的安全需求同時，AEB需要有足夠吸引人的價格，達到主流商業(yè)化的程度。最終，主機廠想要在這個成本導向的生意中提供更好的用戶體驗和更精準的感知能力。

在第三方供應商方面，RFCMOS技術的持續(xù)進步會提供額外的成本優(yōu)化。向RFCMOS技術的演進需要更小的加工工藝，因此集成度更高，可以生產(chǎn)出更低的收發(fā)模塊，在降低功耗的同時進一步優(yōu)化成本。同時對于主機廠而言傳感器更小更有利于車輛的布置。

傳統(tǒng)的毫米波雷達是基于分離器件構成，有專門的芯片（Rx、Tx、VCO etc.），而RFCMOS工藝將毫米波雷達的收發(fā)器完全集成到了一塊芯片上?；赗FCMOS收發(fā)芯片的量的爬坡最終會加速AEB技術從OEM的中級車型向入門級車型的滲透。

汽車雷達的處理器也就是MCU也在向更精細的工藝演進，可以集成更多的處理能力、專門的信號加速器、更高的安全等級和功能安全層級。這些收發(fā)器和處理器工藝的融合促進了更小、更具有能耗比的模塊的生產(chǎn)，而這又進一步降低了整體成本。

77GHz毫米波雷達的分辨率優(yōu)勢

NCAP對于安全要求是不指定傳感器技術的，毫米波雷達被廣泛使用，原因是其具有非常高的測距精度和基于物理學的多普勒測距的全天候性，而這個優(yōu)勢攝像頭和激光雷達技術都不具備。如今毫米波雷達可以探測到大截面的物體，比如車輛，而車輛又會進行自動剎車。但行人的截面相對較小，需要雷達有更高的分辨率、靈敏度和更高的MCU和收發(fā)器的性能。

24GHz到77GHz的過渡使高精度雷達探測行人和自行車成為了可能。77GHz的毫米波雷達的工作區(qū)間在76-81GHz之間，這可以提升了毫米波雷達距離分辨率，同時可以探測到5cm截面的物體。77GHz的引入可能將距離分辨率提高25倍，這就可以在遠距離探測出兩個不同物體。而這個優(yōu)勢會導致探測和追蹤能力的大大提高。


Figure 2. Radar has evolved and now provides greater visibility, from nearby object detection when parking to high-resolution imaging when travelling at highway speeds.

區(qū)分不同目標的能力，比如區(qū)分車輛和行人對于更高層級的自動駕駛決策意義重大。隨著77GHz性能的提升，像AEB這樣典型的前向雷達應用可以大大提升，而毫米波雷達探測距離也可以被大大提升。

對于AEB的挑戰(zhàn)在人口稠密的市區(qū)被進一步復雜化了，在這些地方需要一個更大的FoV。汽車傳感器需要在遠距離探測出行人和自行車，也包括突然從路邊停車或者遮擋物后面竄出的行人。

在可以預見的將來，毫米波雷達還是汽車安全性能的一個優(yōu)秀的傳感器選擇，因為毫米波雷達可以提供低價、高可靠性和下一代更安全更智能的汽車需要的性能。雖然機器視覺是大多數(shù)物體識別和分類的基礎，但毫米波雷達可以補償視覺的缺失，比如在低光、強光以及不良天氣條件下的局限，同時提供高精度、車輛與目標物體之間的深度信息和速度檢測能力。

毫米波雷達和其他傳感器一樣被認可已久，被認為是滿足NCAP需要的高性價比選擇。其全天候工作的能力也是視覺和激光雷達無法比擬的。

AEB性能的調試

基于單雷達方案的AEB系統(tǒng)會面臨一些挑戰(zhàn)。有些時候汽車會突然制動，即使前面沒有障礙物。這些誤觸發(fā)通常是由于雷達的誤判。毫米波由于聲學原理十分容易發(fā)生誤報，但是這也取決于許多因素，尤其是車輛和目標間的距離。


Figure 3. Imaging radar provides multi-mode operation, adapting to speeds, road conditions and driver requirements.

由于雷達處理性能的大幅度提高、智能波束控制以及持續(xù)改進的基于RFCMOS收發(fā)的多發(fā)多收技術的射頻性能，這個問題有望解決。很大程度上，這也依賴于處理算法的優(yōu)化，過濾到誤報信息。更快的取樣可以幫助減少誤報，同時給自動駕駛決策更多的數(shù)據(jù)。于是，雷達可以判定多幀圖像的的一致性從而做出是否制動的決策。毫米波雷達MCU性能的提升可以加速處理速度來支持大規(guī)模數(shù)據(jù)的處理。

未來的趨勢及安全的必要性

隨著汽車毫米波雷達技術的進步，汽車的傳感器也會演化。系統(tǒng)設計者已經(jīng)探索了使用毫米波雷達來精確構建整車周圍環(huán)境的模型，提升場景感知。成像雷達的到來會加速這個趨勢，通過多個收發(fā)器級聯(lián)大大提升了角分辨率和物體區(qū)分能力，成像雷達可以提供更精確的區(qū)分場景的能力；同時也增加了測量物體高度的能力，這被證明是雷達對于自動駕駛一個很重要的輸入。反過來，這些進步也會使毫米波雷達的搭載大大提升。


Figure 4. Precise mapping of the entire environment around the vehicle for improved overall scene perception.

為了進一步改善AEB的探測和分辨率，主機廠也在評估使用毫米波雷達和攝像頭融合來探測物體。這種方案對于決策而言具有更高的魯棒性。如果兩個傳感器對于感知有分歧，決策機制會將誤報最小化，從而大大改進感知能力。

在MCU層面，NXP等供應商提供給主機廠一個靈活的研發(fā)平臺，其中MIPS和存儲單元可以配合主機廠的需要。硬件加速器、單功耗性能和代碼可移植性都是處理器層面關鍵因素。

持續(xù)在收發(fā)器端的功能整合非常關鍵。理想的模塊是可以將信號發(fā)生、放大、接收、混合、調制和數(shù)字化集成在一塊芯片上。這可以將用戶主流商用車隊的基于雷達的安全系統(tǒng)開發(fā)大大簡化，同時為標配鋪平道路。

從一個供應商采購收發(fā)器和MCU好處多多，可以有現(xiàn)成的經(jīng)驗和對于器件集成的深刻理解。最重要的是，主機廠和Tier 1需要絕對確認從第三方購買的器件是從頭至尾符合車規(guī)的。這就需要有強大的基于整個流程的方法同時滿足下一代信息安全的要求。



[參考文章]
NCAP, Radar & Autonomous Emergency Braking for L2+ — Karthik Ramesh, NXP