雷达，汽车的虚拟眼睛

文章：捐赠麦卡锡

通过提高车辆的安全性和舒适性，更快、更高分辨率的雷达传感器使下一代驾驶员辅助技术成为可能。如果全球投资者知道什么地方可以赚钱，那么汽车业的赢家将是那些拥抱并掌握扰乱市场的三大大趋势的人:

• 先进的驾驶员援助系统（ADAS）技术的扩散，最终是最终自治车辆（AVS）的前景将在公共道路上运行许可
• 电气化
• 移动性的服务，这是挑战传统的个人汽车所有权概念

这些趋势的重要性可以从特斯拉(每年生产不到40万辆汽车)和福特(Ford)的市值比较中得到反映。特斯拉的战略基于电池动力牵引力、自动驾驶和机器人出租车等一系列创新，以支持特斯拉品牌的拼车服务。

福特从传统的美国拾取卡车中赚了很多钱，该卡车具有高动力的内燃机。福特，2017年截至2019年的2017年的2017年生产量仅为370亿美元的市场资本化，而Tesla，微观相比，价值为440亿美元。

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通过商业模式和软件创新推动了移动式服务，并通过优步拥有开创的软件创新，并且增加电气化取决于生产创新，如Tesla的电池巨头。然而，驾驶员援助的创新焦点是硬件和软件技术 - 复杂的传感器系统和人工智能的组合。

所有辅助驾驶系统依赖于多种形式的感知技术：在完全自主车辆中，LIDAR（光检测和测距）和视觉相机等光学技术将与电磁运动传感器（加速度计，陀螺仪和磁力计）和RF /微波系统（雷达和卫星定位）

雷达技术早在第二次世界大战时就引起了公众的注意，今天它竟然在汽车技术最激动人心的发展中发挥了作用，这似乎令人感到惊讶。事实上，如今许多24 GHz雷达传感器安装在道路上车辆的保险杠上——迄今为止，仅Analog Devices一家就为汽车制造商提供了3亿个雷达传感器，用于盲点检测、自动变道和自动紧急制动(AEB)等应用。

但是，通过新的ADA实现中的功能的演变（如AEB和Adaptive Cruise Control（ACC）等驾驶员辅助水平的需求，推动了模拟设备等供应商，以开发提供更高精度，更长的雷达系统，更快的检测，以及技术的更完整的图片，有两个原因：安全和舒适。AEB和ACC等驾驶员辅助系统拯救生命并防止事故。功能这些系统的汽车奖励具有更高的官方NCAP安全分数，这是一种借来新车的价值和消费者吸引力的标记。

AEB和自主应急转向系统的范围和复杂性均不断发展，以服务于2级或第3级（L2 / L3）类别的车辆中的越来越多的市场。例如，新的NCAP规范，要求在NCAP术语中更好地检测行人易受攻击的道路用户。开发AEB系统将在更复杂的事件中可靠地运行，而不是通过在城市和公路设置中控制更高的车辆速度的制动功能来实现。

市场也在对汽车买家发出的信号做出回应，这些买家希望使用技术来减少驾驶时的麻烦，尤其是在高速公路上。梅赛德斯-奔驰s级(Mercedes-Benz S-Class)等高端汽车已经提供了有限的高速公路自动驾驶功能，比如自适应控制与前方汽车的距离，以及主动转向协助，以保持汽车在其车道内。汽车供应商正在不断地对这些特性进行增强，以便在更广泛、更复杂的情况下使用它们。这就加强了对性能优越的雷达传感器的需求。

L4和L5自动驾驶技术的发展将使驾驶员完全脱离对车辆的直接控制，这将要求开发具有360°实时视角的传感系统。这些机器人出租车的控制系统将非常复杂，需要冗余以消除错误检测事件的风险，并结合来自雷达、摄像头和激光雷达传感器等不同传感器类型的输入。

可视摄像机可用于帮助识别人类，动物和道路标志等物体。激光雷达技术创造了丰富的点云，从外界的物体瞬间测量车辆距离，并测量物体尺寸，以产生外界的高分辨率3D地图。

但是雷达传感器的独特功能是不断扩展的，使得L4和L5系统中的这些其他传感器类型是至关重要的。在L2和L3用例中，雷达实际上是主导传感器类型，因为它提供了大小，成本和性能属性的最佳组合。

至关重要的是，雷达执行4D感测：用单次拍摄，可以测量其毫米波脉冲的物体的范围，速度，角度和升高。雷达传感器还在条件下运行，例如雨，雾和雪，这些条件损害或禁用LIDAR传感器和视觉相机的操作。

更高的性能，更大的集成

及时，开发的汽车雷达系统将使今天的雷达技术出现钝而有限。如今，安装在前保险杠中的雷达传感器可以在前面的单个车辆中测量到速度的距离和速度。

然而，全高速公路自动驾驶系统需要能够在德国的Autobahn上安全运行，其中摩托车，例如较小的摩托车，比乘客在外部车道上的速度更高超过180公里/小时。为了提供早期准确地检测这种危险，因此自动驾驶仪的雷达系统需要更精确地感知，更快，更长的范围。

在汽车行业对尺寸和成本的严格限制下开发这些能力，需要在半导体技术、射频系统操作和信号处理领域进行创新，而模拟设备在这些领域中表现突出。

在Analog Devices，新一代雷达组件，包括76 GHz到81 GHz单片微波IC (MMIC)发射器和接收器，是基于新的Drive360®28 nm CMOS技术平台。与传统的SiGe半导体雷达技术不同，Drive360平台提供了有价值的优势，包括:

• 高输出功率和低返回噪声，用于较远距离的目标检测
• 低相位噪声和高中频(IF)带宽，为探测小物体(如摩托车和婴儿行人)提供了超高的精度，而这在以前是雷达传感器很难看到的
• 高性能相位调制，使雷达传感器能够在场景中的多个对象之间更有效地区分
• 超快脉冲传输，对快速移动物体进行更快的响应，例如摩托车推进180 km / h

CMOS技术的使用还支持雷达设备中数字功能的高水平集成，有助于降低先进雷达系统的成本和规模。Core Analog Devices在过采样模数转换器和超低噪声数字锁相环时钟等功能上的知识产权有助于提高下一代77 GHz雷达传感器的运行速度、分辨率和稳定性。

先进半导体技术、模拟技术和系统软件能力的结合将使雷达技术能够扩展下一代车辆部署的ADAS的能力。从现在到未来十年，模拟设备仍将是雷达发展的核心。

- Donal McCarthy是Adi的汽车雷达产品线主管。