狙擊TI 4D雷達處理器

雖然毫米波雷達芯片老大英飛凌還沒有動靜,恩智浦卻早已坐不住了。6月初,恩智浦宣布推出基于臺積電16nm工藝量產(chǎn)兩款車用芯片——汽車網(wǎng)絡(luò)處理器S32G2和雷達信號處理器S32R2949(雷達傳感器芯片組),并表示為將來采用臺積電5nm工藝鋪路。

S32R294芯片

S32R294可以處理4D點云雷達信號,將為主機廠提供擴展性解決方案所需的效能,包括先進轉(zhuǎn)角雷達、長距離前置雷達和先進多模式使用場景,如同步盲點偵測、變換車道輔助和仰角感測等。

S32R294應(yīng)用級聯(lián)框圖

S32R294與恩智浦上一代芯片S32R274尺寸一致,芯片外觀尺寸是7．5mm×7．5mm,但其性能提高了一倍。S32R294有兩個Power Architecture e200z7 32-bit內(nèi)核,用于雷達信號的后處理和任務(wù)調(diào)度,如超分辨算法、信號聚類、目標(biāo)追蹤等。它還有一對鎖步z4內(nèi)核,用于運行與功能安全相關(guān)的軟件,如AUTOSAR OS、輸出決策指令等。

S32R294框圖

S32R294內(nèi)置雷達信號加速單元,簡稱SPT2．8,對雷達中頻信號的FFT、求模、峰值檢測、直方圖統(tǒng)計等最耗資源的運算進行硬件加速,是專門針對FMCW雷達的信號處理加速單元。

S32R294與上一代處理器的軟件復(fù)用率高達80%。得益于16nm工藝,S32R294的功耗不到上一代55nm工藝處理器的一半,在0．9W左右,有助于客戶開發(fā)高性、能低功耗的毫米波雷達產(chǎn)品。

S32R294處理器已獲得ASIL D ISO26262認(rèn)證。其專門的硬件加密引擎CSE(Cyptographic Services Engine)支持安全啟動(security boot)等高階加密算法。

S32R294的多種配置支持從入門到高端的全系應(yīng)用開發(fā),如一發(fā)三收、三發(fā)四收、六發(fā)八收等中頻信號處理。中頻信號處理主要是獲得距離、速度和角度信息,其中基礎(chǔ)距離、速度、角度信息由SPT2．8計算求得,后續(xù)數(shù)據(jù)交由Z7和Z4核實現(xiàn)超分辨算法、信號聚類、目標(biāo)追蹤、決策等功能。目標(biāo)級數(shù)據(jù)和決策指令通過CAN FD接口輸出到后端車身控制單元或ADAS域控制器。

六發(fā)八收毫米波雷達最多支持2片芯片級聯(lián),其兩路MMIC是恩智浦TF82系列微波集成電路,通過LO相連實現(xiàn)芯片間同步。MMIC芯片的波形是由MCU通過SPI配置通道控制其波形發(fā)射。接收鏈路接收到的中頻信號也是通過MIPI-CSI接口傳輸回MCU做后續(xù)處理。

這表明恩智浦的雷達芯片非常靈活,可以處理從低端到高端的所有應(yīng)用。雷達接收的通道數(shù)越多,其視場角就越寬,可以實現(xiàn)橫向防撞預(yù)警、代客泊車、4D點云成像等高級輔助駕駛功能。

S32R294目標(biāo)雷達應(yīng)用

與德州儀器如出一轍,恩智浦還為S32R29提供了開發(fā)汽車?yán)走_應(yīng)用的MCU評估板。評估板可以訪問以太網(wǎng)和CAN、MIPI-CSI2等通信接口,與雷達收發(fā)器和GPIO接頭連接訪問其他MCU功能。

S32R29 EVB汽車?yán)走_應(yīng)用評估板

S32R29 EVB還有助于軟件開發(fā)和評估信號處理工具包,提高雷達數(shù)學(xué)速度、S32R29 MCU的功能安全或信息安全。這樣做無非是想幫助雷達廠商采用這款芯片做出產(chǎn)品,盡快實現(xiàn)量產(chǎn)。

做貼合國情的4D成像雷達

中國路況復(fù)雜程度盡人皆知,要不特斯拉也不會水土不服。為此,不做整車的華為也是不遺余力在研發(fā)各種感知技術(shù),高分辨4D成像雷達便是其中之一。

華為認(rèn)為,近年來自動駕駛事故中感知不足是重要原因之一是不能有效識別靜止車輛或事故車輛,對隔離樁或護欄判斷不準(zhǔn),這些都會導(dǎo)致嚴(yán)重事故。高分辨4D成像雷達可以檢測目標(biāo)的4個維度,包括速度、距離、水平角度和垂直角度,解決傳統(tǒng)雷達水平分辨能力不足、不支持垂直分辨、導(dǎo)致看不清和看不準(zhǔn)的問題。4D成像雷達滿足全目標(biāo)、全覆蓋和多工況感知要求,逐步接近了理想傳感器目標(biāo),將與攝像頭、激光雷達形成有效融合和冗余。

在大幅提升分辨率、目標(biāo)檢測的置信度和檢測范圍(如距離和視場角(FOV))的同時,4D成像雷達進化出像激光雷達一樣的高密度點云,實現(xiàn)豐富的感知增強應(yīng)用,如環(huán)境刻畫、雷達構(gòu)圖、定位等,還可通過多雷達點云級融合,更好地實現(xiàn)車周360°檢測。

華為高分辨率4D成像雷達能力的提升體現(xiàn)在3個方面:

大陣列高分辨率。12個發(fā)射通道,24個接收通道,比常規(guī)毫米波3發(fā)4收天線配置提升了24倍,比典型成像雷達多50%接收通道。據(jù)說這是短期可量產(chǎn)最多天線配置的成像雷達。

大視場無模糊。水平視場從90°提升到120°,垂直視場從18°提升到30°(與傲酷相當(dāng)),縱向探測距離從200米提升到300米以上。

4D高密度點云。4D點云包括速度、距離、水平角度和垂直角度,相比激光雷達點云多了一個速度維度對目標(biāo)進行解析。

在實測中,華為高分辨率4D成像雷達展示了一些特色:

在前方擁堵時,實現(xiàn)130km/h下舒適性剎停;

錐桶探測距離達110米,可分辨護欄旁的靜止車輛;

被遮擋或部分遮擋目標(biāo)感知,可以看到前車、前前車和前前前車,甚至可以看到前前車的大致底盤輪廓,通過對前前車感知,可以提前預(yù)判前車急減速等動作,減少連環(huán)追尾風(fēng)險。

非視距前前車感知

華為智能汽車解決方案BU Marketing與銷售服務(wù)部總裁遲林春在介紹智能駕駛業(yè)務(wù)進展情況時表示:“華為的天線已經(jīng)做到128發(fā)128收,非常先進,華為的毫米波雷達是在通信技術(shù)的基礎(chǔ)上開發(fā)出來的。”

性能之爭變本加厲

TI的AWR2243是3發(fā)4收,可以4片級聯(lián),實現(xiàn)12發(fā)16收;采用TI AWR2243的傲酷Eagle是雙芯片6發(fā)8收,由于有軟件幫助,可以實現(xiàn)24發(fā)32收;恩智浦S32R294最多支持6發(fā)8收,支持2片級聯(lián),就是12發(fā)16收(與TI相當(dāng));華為目前是12發(fā)24收。可以看出雷達廠商如果有自己獨到的軟件技術(shù),可以將芯片(硬件)的性能再度提升。

還有一家國內(nèi)毫米波雷達廠商使用恩智浦2020年12月推出的TEF82xx MMIC做出了4D成像雷達,據(jù)說比國外某廠商的產(chǎn)品性能提高兩倍,比國內(nèi)2022H2 SOP的產(chǎn)品性能提升一倍,且早18個月量產(chǎn)。其技術(shù)細節(jié)尚未拿到,之后再予以介紹。