狙擊TI 4D雷達(dá)處理器

雖然毫米波雷達(dá)芯片老大英飛凌還沒有動(dòng)靜,恩智浦卻早已坐不住了。6月初,恩智浦宣布推出基于臺(tái)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(dá)信號(hào)處理器S32R2949(雷達(dá)傳感器芯片組),并表示為將來采用臺(tái)積電5nm工藝鋪路。

S32R294芯片

S32R294可以處理4D點(diǎn)云雷達(dá)信號(hào),將為主機(jī)廠提供擴(kuò)展性解決方案所需的效能,包括先進(jìn)轉(zhuǎn)角雷達(dá)、長距離前置雷達(dá)和先進(jìn)多模式使用場(chǎng)景,如同步盲點(diǎn)偵測(cè)、變換車道輔助和仰角感測(cè)等。

S32R294應(yīng)用級(jí)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(gè)Power Architecture e200z7 32-bit內(nèi)核,用于雷達(dá)信號(hào)的后處理和任務(wù)調(diào)度,如超分辨算法、信號(hào)聚類、目標(biāo)追蹤等。它還有一對(duì)鎖步z4內(nèi)核,用于運(yùn)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(dá)信號(hào)加速單元,簡(jiǎn)稱SPT2．8,對(duì)雷達(dá)中頻信號(hào)的FFT、求模、峰值檢測(cè)、直方圖統(tǒng)計(jì)等最耗資源的運(yùn)算進(jìn)行硬件加速,是專門針對(duì)FMCW雷達(dá)的信號(hào)處理加速單元。

S32R294與上一代處理器的軟件復(fù)用率高達(dá)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(dá)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(dòng)(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(hào)處理。中頻信號(hào)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(jì)算求得,后續(xù)數(shù)據(jù)交由Z7和Z4核實(shí)現(xiàn)超分辨算法、信號(hào)聚類、目標(biāo)追蹤、決策等功能。目標(biāo)級(jí)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(dá)最多支持2片芯片級(jí)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(shí)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(hào)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(dá)芯片非常靈活,可以處理從低端到高端的所有應(yīng)用。雷達(dá)接收的通道數(shù)越多,其視場(chǎng)角就越寬,可以實(shí)現(xiàn)橫向防撞預(yù)警、代客泊車、4D點(diǎn)云成像等高級(jí)輔助駕駛功能。

S32R294目標(biāo)雷達(dá)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_(dá)應(yīng)用的MCU評(píng)估板。評(píng)估板可以訪問以太網(wǎng)和CAN、MIPI-CSI2等通信接口,與雷達(dá)收發(fā)器和GPIO接頭連接訪問其他MCU功能。

S32R29 EVB汽車?yán)走_(dá)應(yīng)用評(píng)估板

S32R29 EVB還有助于軟件開發(fā)和評(píng)估信號(hào)處理工具包,提高雷達(dá)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(dá)廠商采用這款芯片做出產(chǎn)品,盡快實(shí)現(xiàn)量產(chǎn)。

做貼合國情的4D成像雷達(dá)

中國路況復(fù)雜程度盡人皆知,要不特斯拉也不會(huì)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(dá)便是其中之一。

華為認(rèn)為,近年來自動(dòng)駕駛事故中感知不足是重要原因之一是不能有效識(shí)別靜止車輛或事故車輛,對(duì)隔離樁或護(hù)欄判斷不準(zhǔn),這些都會(huì)導(dǎo)致嚴(yán)重事故。高分辨4D成像雷達(dá)可以檢測(cè)目標(biāo)的4個(gè)維度,包括速度、距離、水平角度和垂直角度,解決傳統(tǒng)雷達(dá)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(dá)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(dá)形成有效融合和冗余。

在大幅提升分辨率、目標(biāo)檢測(cè)的置信度和檢測(cè)范圍(如距離和視場(chǎng)角(FOV))的同時(shí),4D成像雷達(dá)進(jìn)化出像激光雷達(dá)一樣的高密度點(diǎn)云,實(shí)現(xiàn)豐富的感知增強(qiáng)應(yīng)用,如環(huán)境刻畫、雷達(dá)構(gòu)圖、定位等,還可通過多雷達(dá)點(diǎn)云級(jí)融合,更好地實(shí)現(xiàn)車周360°檢測(cè)。

華為高分辨率4D成像雷達(dá)能力的提升體現(xiàn)在3個(gè)方面:

大陣列高分辨率。12個(gè)發(fā)射通道,24個(gè)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(dá)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(dá)。

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

4D高密度點(diǎn)云。4D點(diǎn)云包括速度、距離、水平角度和垂直角度,相比激光雷達(dá)點(diǎn)云多了一個(gè)速度維度對(duì)目標(biāo)進(jìn)行解析。

在實(shí)測(cè)中,華為高分辨率4D成像雷達(dá)展示了一些特色:

在前方擁堵時(shí),實(shí)現(xiàn)130km/h下舒適性剎停;

錐桶探測(cè)距離達(dá)110米,可分辨護(hù)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(duì)前前車感知,可以提前預(yù)判前車急減速等動(dòng)作,減少連環(huán)追尾風(fēng)險(xiǎn)。

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(jìn)展情況時(shí)表示:“華為的天線已經(jīng)做到128發(fā)128收,非常先進(jìn),華為的毫米波雷達(dá)是在通信技術(shù)的基礎(chǔ)上開發(fā)出來的。”

性能之爭(zhēng)變本加厲

TI的AWR2243是3發(fā)4收,可以4片級(jí)聯(lián),實(shí)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(shí)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(jí)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(dá)廠商如果有自己獨(dú)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(dá)廠商使用恩智浦2020年12月推出的TEF82xx MMIC做出了4D成像雷達(dá),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(gè)月量產(chǎn)。其技術(shù)細(xì)節(jié)尚未拿到,之后再予以介紹。