技術(shù)
導(dǎo)讀:近日,消息稱特斯拉公司自動(dòng)駕駛系統(tǒng)(FSD) 新方案曝光,新一代硬件傳感器方案涉及兩方面變化:攝像頭減少,由原先前置3個(gè)變成2個(gè),但提高分辨率;同時(shí)重新啟用之前放棄的毫米波雷達(dá)。
近日,有消息稱,特斯拉公司自動(dòng)駕駛系統(tǒng)(FSD) 新方案曝光,新一代硬件傳感器方案涉及兩方面變化:攝像頭減少,由原先前置3個(gè)變成2個(gè),但提高分辨率;同時(shí)重新啟用之前放棄的毫米波雷達(dá)。而這一變化為日益火熱的毫米波雷達(dá)行業(yè)增添了新的“爆點(diǎn)”。毫米波雷達(dá)廠商間的競(jìng)爭(zhēng)也將進(jìn)一步升級(jí)。
“戰(zhàn)火”向產(chǎn)業(yè)鏈上游蔓延
隨著智能駕駛時(shí)代的到來(lái),作為車用傳感主要器件之一的毫米波雷達(dá)也進(jìn)入高速發(fā)展期。據(jù)中金研究測(cè)算,2025年中國(guó)車載毫米波雷達(dá)市場(chǎng)規(guī)模將達(dá)到114億元,2020-2025年復(fù)合增長(zhǎng)率為19%。
2021年特斯拉一度宣布取消Model 3和Model Y的毫米波雷達(dá),不過隨著新方案曝出,預(yù)計(jì)特斯拉將把毫米波雷達(dá)重新納米視野。這更加增添了毫米波雷達(dá)的熱度。根據(jù)曝光文件信息,特斯拉計(jì)劃重新采用的是一種非脈沖式毫米波雷達(dá),工作頻率76-77GHz,最大掃頻帶寬700MHz,最小210MHz,幀周期約為67ms。整體設(shè)備結(jié)構(gòu)相對(duì)簡(jiǎn)單、尺寸小、重量輕、成本低,可以用于道路車輛監(jiān)測(cè)記錄、汽車防撞、車流量檢測(cè)、自動(dòng)駕駛等。
實(shí)際上,除特斯拉以外,奔馳、奧迪、上汽、比亞迪、吉利、紅旗、長(zhǎng)安。蔚來(lái)、理想等汽車品牌都在智能駕駛車型中采用了毫米波雷達(dá)。如奔馳的新一代S級(jí)轎車中搭載5顆毫米波雷達(dá)(1個(gè)前向長(zhǎng)距離雷達(dá)+4個(gè)角雷達(dá));蔚來(lái)ET7搭載5顆毫米波雷達(dá);小鵬G3采用3顆毫米波雷達(dá)。
與此同時(shí),毫米波雷達(dá)領(lǐng)域的“戰(zhàn)火”,也快速向產(chǎn)業(yè)上游蔓延。去年,瑞薩電子宣布正式進(jìn)軍車用毫米波雷達(dá)市場(chǎng),首發(fā)推出4發(fā)4收、76-81GHz的單片微波集成電路(MMIC)。產(chǎn)品基于新收購(gòu)的Steradian Semiconductors設(shè)計(jì),預(yù)計(jì)2023年送樣,2024年量產(chǎn)。MMIC適用于成像雷達(dá)、遠(yuǎn)程前向雷達(dá),也可用于角雷達(dá)等。
另一家車用芯片大廠英飛凌也在2022年發(fā)布了基于28納米CMOS技術(shù)的76-81GHz雷達(dá)MMIC系列,產(chǎn)品進(jìn)一步提高了系統(tǒng)級(jí)性能與集成度。而在Mobileye公司的計(jì)劃中,到2025年將推出基于毫米波雷達(dá)/激光雷達(dá)的消費(fèi)級(jí)自動(dòng)駕駛車輛方案,屆時(shí)車輛僅需安裝一個(gè)前向激光雷達(dá),同時(shí)外加360°全包覆車身的毫米波雷達(dá),即可實(shí)現(xiàn)自動(dòng)駕駛?cè)蝿?wù)。
值得注意的是,英飛凌、意法半導(dǎo)體等廠商還在推動(dòng)車廂內(nèi)監(jiān)測(cè)雷達(dá)的應(yīng)用,如中控大屏/連屏、駕駛員監(jiān)控系統(tǒng)(DMS)、乘客識(shí)別等。工信部電子元器件行業(yè)發(fā)展研究中心總工程師郭源生也看好毫米波雷達(dá)等傳感器件在汽車領(lǐng)域的應(yīng)用?!翱梢园哑嚠?dāng)做是一個(gè)安裝傳感器的平臺(tái),各種物理量、化學(xué)量、生物量的傳感器隨著汽車智能化的發(fā)展將會(huì)越來(lái)越多地應(yīng)用于汽車當(dāng)中。汽車智能化的程度將會(huì)成為決定汽車性能和功能的關(guān)鍵因素。智能化的基礎(chǔ)之一就是感知技術(shù)?!惫瓷赋?。
朝高集成、高分辨發(fā)展
為應(yīng)對(duì)毫米波雷達(dá)的加速上車趨勢(shì),各家芯片廠商不斷迭代升級(jí)技術(shù),如2022年德州儀器推出新一代毫米波雷達(dá)單芯片SoC方案AWR2944,相比第一代方案集成度更高。這將進(jìn)一步提升產(chǎn)品的尺寸、分辨率和RF器件的綜合性能。在德州儀器看來(lái),高集成帶來(lái)的直接優(yōu)勢(shì)就是高性價(jià)比,因?yàn)榭梢杂脝蜸oC方案解決以前用三個(gè)子系統(tǒng)組成的毫米波雷達(dá)傳感器。
2022年恩智浦也推出業(yè)界首款采用16nm工藝生產(chǎn)的專用毫米波雷達(dá)處理器S32R45。車載毫米波雷達(dá)的核心器件主要包括單片微波集成電路和雷達(dá)數(shù)字信號(hào)處理器等,其中雷達(dá)數(shù)字信號(hào)處理器主要用于對(duì)毫米波雷達(dá)的中頻信號(hào)進(jìn)行數(shù)字處理?!坝羞@些處理器使我們能夠支持很多毫米波雷達(dá)的用例,比如近距離的環(huán)境測(cè)繪,同時(shí)也可以進(jìn)一步來(lái)支持中距離環(huán)境感知,以及300米以外的遠(yuǎn)距離感知。有了這三合一的用例,相信我們能夠在未來(lái)幾年推動(dòng)L2+以上乘用車大規(guī)模采用毫米波雷達(dá)技術(shù)。”恩智浦全球副總裁,ADAS產(chǎn)品線總經(jīng)理Steffen Spannagel表示。
更高的分辨率也是毫米波雷達(dá)重要發(fā)展方向之一。2022年意法半導(dǎo)體消費(fèi)和工業(yè)用全局快門圖像傳感器已推出VD55G0 40萬(wàn)像素和VD56G3 150萬(wàn)像素兩款產(chǎn)品。這些產(chǎn)品在940nm處具有最高的量子效率,拍攝性能穩(wěn)??;正方形傳感器的分辨率與鏡頭最佳匹配,適合旋轉(zhuǎn)拍攝使用場(chǎng)景;拍攝時(shí)間很短,降低系統(tǒng)功耗,能夠在確保準(zhǔn)確成像的同時(shí)降低系統(tǒng)功耗。
“智能駕駛需要有更好的毫米波雷達(dá)?!毙幸椎繡EO兼CTO趙捷如在此前演講時(shí)指出。過去,毫米波雷達(dá)被認(rèn)為是輔助型的傳感器,其產(chǎn)品定位和主要功能是實(shí)現(xiàn)碰撞預(yù)警,而今,隨著自動(dòng)駕駛向更高級(jí)別演進(jìn),毫米波雷達(dá)的性能在提升,例如高程分辨能力和高分辨力、更遠(yuǎn)的作用距離、易于和視覺融合、能夠用雷達(dá)數(shù)據(jù)集訓(xùn)練AI等。毫米波雷達(dá)在車輛駕駛中將發(fā)揮更加重要的作用。
能否取代激光雷達(dá)?
4D成像是毫米波雷達(dá)發(fā)展的主要方向。根據(jù)為升科科技股份有限公司CTO蔡青翰介紹,傳統(tǒng)毫米波雷達(dá)僅可探測(cè)物體的二維水平坐標(biāo)信息(距離、方位角)及相對(duì)速度,不具備測(cè)“高度”的能力,這使其很難判斷前方靜止物體是在地面還是在空中,在遇到井蓋、減速帶、立交橋、交通標(biāo)識(shí)牌等地面、空中物體時(shí),無(wú)法準(zhǔn)確測(cè)得物體的高度數(shù)據(jù)。4D雷達(dá)增加了縱向天線及處理器,可實(shí)現(xiàn)對(duì)物體高度的探測(cè),提供更高密度、高分辨率的點(diǎn)云信息。而且4D雷達(dá)探測(cè)范圍超過300米,可有效過濾虛假警報(bào),是目前唯一能在各種天氣下實(shí)現(xiàn)1度角分辨率的傳感器。
那么,隨著4D毫米波雷達(dá)的發(fā)展,其性能方面逐漸可以媲美低線束的激光雷達(dá),是否有可能取代車載傳感領(lǐng)域另一重要產(chǎn)品激光雷達(dá)呢? Steffen Spannagel認(rèn)為:“自動(dòng)駕駛技術(shù)無(wú)法依靠單一的傳感器件一統(tǒng)天下。根據(jù)我們對(duì)市場(chǎng)的理解,沒有一刀切的傳感器,因?yàn)槭袌?chǎng)有很多細(xì)分,而且自動(dòng)駕駛級(jí)別也不同,我們認(rèn)為攝像頭和雷達(dá)會(huì)共存,因?yàn)樗鼈兊膬?yōu)缺點(diǎn)互補(bǔ)性非常強(qiáng)。比較特殊的是激光雷達(dá)。我們認(rèn)為有很大的可能性,4D毫米波雷達(dá)的解決方案可以降低或取代激光雷達(dá)的使用的。4D毫米波雷達(dá)現(xiàn)在還位于發(fā)展的早期,但我們相信未來(lái)它的性能可以大大提升,并在理想情況下最終能夠取代激光雷達(dá)?!?/p>