隨著消費者對復(fù)雜安全功能需求的持續(xù)增長，全球新車碰撞測試（NCAP）路線圖不斷發(fā)展進(jìn)步。這些功能以前被保留為高端車輛的高級功能。自動緊急制動（AEB）就是一個很好的例子。由于一些政府機構(gòu)的強制性法規(guī)，AEB以前是豪華車輛的專屬產(chǎn)品，現(xiàn)已成為汽車制造商的一項必備功能，以追求推出大眾市場車型的五星級安全評價。

同時，AEB技術(shù)本身也在不斷發(fā)展，以滿足嚴(yán)格的安全性和可靠性標(biāo)準(zhǔn)以及消費者的期望。隨著高精度汽車?yán)走_(dá)傳感器的不斷進(jìn)步，AEB目標(biāo)檢測能力日益增強，提高對行人、騎車人、寵物等復(fù)雜城市環(huán)境的靈敏性，而以前AEB只能檢測出前方制動車輛和其他大型無遮掩目標(biāo)。


圖1：前視雷達(dá)更高的靈敏度提升了性能，并改進(jìn)了帶前碰撞警告（FCW）功能的自動緊急制動（AEB）

如今，自動駕駛技術(shù)（如AEB）的大部分開發(fā)活動都集中在L1和L2級車輛自動化上。但汽車廠商將目光投向了L3汽車，L2+已成為前進(jìn)道路上的關(guān)鍵踏腳石。

與L2相比，L2+在安全性和舒適性方面有了長足進(jìn)步，具備高級功能，如高速公路自動駕駛輔助，通過提供"L3風(fēng)格"的功能和駕駛員體驗，有效收窄了與L3的差距，同時還需要駕駛員的關(guān)注和監(jiān)督，符合L2的要求。原則上，L2+車輛可以在高速公路等特定情況下完全自行駕駛，但不允許駕駛員完全松開方向盤，并且保證隨時能夠接管車輛控制。

L2+將很好地服務(wù)主機廠和消費者，與此同時世界各國及監(jiān)管機構(gòu)開始調(diào)整和修訂其立法，為L3自動駕駛車輛鋪平道路，L3車輛比L2/L2+需要更少的駕駛員互動及干預(yù)。與L3推出相關(guān)的許多爭論將集中在車輛事故中的責(zé)任劃分問題上，在這些事故中，駕駛員完全將監(jiān)控功能交給了車輛。

更高的集成度，更低的成本結(jié)構(gòu)

同時，成本效率仍然是汽車廠商和一級供應(yīng)商最關(guān)心的問題。由于雷達(dá)支持的功能（如AEB）將從被動警告功能過渡到主動安全功能，因此需要以磁性價位和主流商業(yè)規(guī)模實現(xiàn)這些功能，同時滿足日益增長的車輛安全要求。最終，車企希望在成本競爭激烈的市場中為客戶提供更高質(zhì)量的體驗和更好的感知能力。

在第三方技術(shù)供應(yīng)商層面，RFCMOS工藝技術(shù)的持續(xù)創(chuàng)新將提供額外的成本效益。向RFCMOS技術(shù)的轉(zhuǎn)移允許更小的工藝節(jié)點，也就意味著更高的集成度，生產(chǎn)具有更小空間面積的收發(fā)器模塊，且在極低的功耗下優(yōu)化了成本。這對于在汽車周圍配置小型傳感器非常重要。

傳統(tǒng)的雷達(dá)收發(fā)機是用分立的專用集成電路（Rx、Tx、VCO等）制造的，RFCMOS工藝使雷達(dá)收發(fā)機發(fā)展成為完全集成的收發(fā)機芯片。基于RFCMOS的收發(fā)器芯片的批量生產(chǎn)最終將有助于加速先進(jìn)的AEB技術(shù)進(jìn)入主機廠中級/入門級車隊中。

汽車?yán)走_(dá)處理器（MCUs）亦同步進(jìn)化，向更深的亞微米工藝節(jié)點發(fā)展，并集成了更多的處理能力、專用的信號處理加速器、更高級別的安全性和功能安全特性（滿足ASIL-D級別）。收發(fā)機和處理器層的這些綜合技術(shù)優(yōu)勢允許開發(fā)更小、更節(jié)能的模塊，從而進(jìn)一步降低總體成本。


ASIL是ISO 26262定義的一種風(fēng)險分類方案，隨著越來越多的電子設(shè)備集成到車輛中，實現(xiàn)系統(tǒng)對車輛高度控制，符合ASIL分類范圍已成為更為常見的要求。

77GHz雷達(dá)分辨率優(yōu)勢

雖然新車碰撞測試（NCAP）沒有強制要求某種特定的傳感器技術(shù)來達(dá)到安全要求，但由于毫米波雷達(dá)在所有天氣條件下工作時的物理特性，能夠進(jìn)行非常精確的距離和多普勒測量，因此在AEB中被大量采用，而其他技術(shù)（如攝像頭或激光雷達(dá)）則不是這樣。如今，毫米波雷達(dá)系統(tǒng)可以感應(yīng)到大尺寸的橫截面（車輛和大型物體），車輛會自動剎車。但是行人的橫截面圖卻大不相同，需要車載MCU和雷達(dá)收發(fā)機提供精確的分辨率、靈敏度和性能水準(zhǔn)。

24GHz向77GHz的工業(yè)轉(zhuǎn)型將大大提高基于高精度雷達(dá)的行人/騎車人檢測所需的分辨率。77GHz雷達(dá)解決方案在76GHz到81GHz的頻帶內(nèi)工作，這使得雷達(dá)傳感器的距離分辨率和目標(biāo)探測能力提高到大約5cm的橫截面。這一變化意味著距離分辨率可能提高25倍，決定了物體需要相距多遠(yuǎn)才能被區(qū)分為明顯分離的物體。這一增長意味著在緊簇相鄰目標(biāo)之間具有更好的檢測和跟蹤能力。


圖2：從停車時對附近物體的探測到高速行駛時的高分辨率成像，雷達(dá)持續(xù)進(jìn)化，如今能提供更大的可見度

識別多個目標(biāo)（如車輛和行人）的能力對基于兩個"目標(biāo)"類別的已知運動模式和屬性的高階自動化決策至關(guān)重要。隨著77GHz的性能提升，典型的前向雷達(dá)應(yīng)用（如AEB）得到了極大的改進(jìn)，雷達(dá)的射程也比24GHz時要遠(yuǎn)得多。

在人口稠密的城市環(huán)境中需要更廣闊的視野，這使得AEB面臨的挑戰(zhàn)更加復(fù)雜。車輛傳感器需要檢測到遠(yuǎn)處的行人和騎車人，以及從已停車輛后面和其他能見度障礙物突然進(jìn)入車輛視野的行人。

在可預(yù)見的未來，雷達(dá)傳感器仍將是AEB等車輛安全應(yīng)用的既定或最佳的車輛傳感器選擇，以實現(xiàn)下一代更安全、更智能汽車所需的經(jīng)濟性、可靠性和功能性。盡管視覺傳感器對于大多數(shù)物體識別和分類必不可少，但存在缺陷，這些缺陷會限制其在弱光、刺眼的光線和惡劣天氣條件下的有效性。但雷達(dá)傳感器不受這些缺陷的困擾，還能提供高精度的車輛到物體的距離和速度測距功能，而視覺傳感器無法做到這些。

毫米波雷達(dá)是公認(rèn)的最強大的競爭傳感器技術(shù)，使其成為滿足新車碰撞測試(NCAP)要求且設(shè)計風(fēng)險和/或開發(fā)阻力最小的候選者。毫米波雷達(dá)幾乎在任何類型的環(huán)境條件下（從強光到霧到雨再到黑暗）都能非?？煽康剡\行，這在競爭性傳感器技術(shù)如視覺或激光雷達(dá)(針對AEB和其他ADAS應(yīng)用)中無與倫比。

AEB性能調(diào)整

然而，單純基于雷達(dá)技術(shù)的AEB系統(tǒng)會帶來一些麻煩。有些時候系統(tǒng)可能會在駕駛場景中踩下剎車，即使車輛前方?jīng)]有實際障礙物。這些誤報通常是由雷達(dá)視野中的錯誤反射或重影引起的。由于運行中的諧波不同，雷達(dá)很容易檢測到重影，這取決于許多因素，尤其是車輛與物體之間的距離。


圖 3: 成像雷達(dá)提供多模式操作，適應(yīng)速度、路況和駕駛員要求

通過結(jié)合顯著改進(jìn)的雷達(dá)處理器與具有多個發(fā)射和接收通道的RFCMOS雷達(dá)收發(fā)器的智能啁啾信號及RF性能不斷提高，解決了這一麻煩。在很大程度上，可以使用微調(diào)的處理算法將其輕松抵消，從而實現(xiàn)"純"檢測，幾乎沒有誤報。更快的采樣率也有助于消除誤報，為自動化決策提供更大的總體數(shù)據(jù)集。在這種情況下，車載雷達(dá)傳感器可以判斷物體在多個幀中看起來是否一致，并據(jù)此做出制動決定。經(jīng)過大大改進(jìn)的雷達(dá)MCU具有加速處理能力，可以支持大量數(shù)據(jù)的并行處理，從而提高雷達(dá)系統(tǒng)的整體性能。

未來趨勢和安全要求

隨著汽車?yán)走_(dá)技術(shù)的進(jìn)步，車輛傳感器的配置也可能會隨之演變。系統(tǒng)設(shè)計人員已經(jīng)在探索利用雷達(dá)精確繪制車輛周圍整體環(huán)境，以提高整體場景感知能力。成像雷達(dá)的出現(xiàn)將進(jìn)一步加速這一趨勢，通過將多個收發(fā)器級聯(lián)在一起，提供更準(zhǔn)確描述周圍環(huán)境的能力，從而在角度分辨率和目標(biāo)分離方面取得顯著進(jìn)步；這同時增加了高度傳感這一新維度，這是雷達(dá)傳感器實現(xiàn)自動駕駛的一個非常重要的功能。反過來，這些舉措將推動角雷達(dá)傳感器的增長和最終普及。


圖 4：精確繪制車輛周圍的整個環(huán)境，以改善整體場景感知。

為進(jìn)一步提高AEB應(yīng)用的檢測和分辨率，主機廠還評估了雷達(dá)和攝像頭傳感器的結(jié)合使用，實現(xiàn)對被遮擋或阻塞目標(biāo)的檢測。這些傳感器技術(shù)的融合可以為自動化的"循環(huán)"決策提供令人信服的選項。如果傳感器對所看到的判斷相左，則最終的決策樹將最大程度地減少誤報，同時顯著提高整體感知能力。

在MCU數(shù)據(jù)處理層，這些趨勢要求第三方技術(shù)供應(yīng)商為主機廠和Tier1提供可擴展的平臺，并提供MIPS性能和內(nèi)存余量以適應(yīng)其雄心勃勃的雷達(dá)技術(shù)計劃。硬件加速、每瓦性能屬性和代碼可移植性以及根據(jù)用例需求擴展性能的機會，仍然是處理層的關(guān)鍵因素，并利用不會中斷既定工作流或引入冗余研發(fā)路徑的開發(fā)環(huán)境。

收發(fā)器級別功能的持續(xù)集成至關(guān)重要。理想的模塊是在一塊硅片上集成信號生成、放大、接收、混合、調(diào)節(jié)及數(shù)字化功能。這將有助于為主流車隊開發(fā)基于雷達(dá)的綜合安全系統(tǒng)，從而為商業(yè)市場提供服務(wù)，同時為標(biāo)準(zhǔn)裝備鋪平道路。部分提供商（比如NXP）已經(jīng)通過RFCMOS工藝實現(xiàn)了這種收發(fā)器模塊的集成。

從同一供應(yīng)商處采購收發(fā)器和MCU有許多優(yōu)勢，他們在這兩個領(lǐng)域都有成熟的經(jīng)驗，對器件集成有深刻的見解。最重要的是，主機廠和Tier1需要絕對的保證他們從第三方技術(shù)供應(yīng)商那里采購的器件，從系統(tǒng)設(shè)計到配套材料，都是從頭開始設(shè)計且符合嚴(yán)格的汽車安全標(biāo)準(zhǔn)。這就需要一個強大的、值得信賴的知識庫，涵蓋整個方法論，以鑒定功能安全的設(shè)備，同時滿足下一代網(wǎng)絡(luò)安全要求。