據麥姆斯咨詢報道，現在，部分地區新車評價規程（NCAP）已將自適應巡航控制（ACC）和緊急制動輔助（AEB）等功能納入其五星安全等級的要求，恩智浦（NXP）半導體正在推動汽車行業開始大力布局雷達系統。

圖1 從2018年到2022年，預期將有累計3.75億顆車載雷達安裝在輕型車輛上，但汽車雷達產業還有什么問題嗎？

為了加速雷達在高級駕駛輔助系統（ADAS）中的集成，恩智浦近期（10月2日）推出了一款雷達解決方案，該解決方案將S32R處理器、RF收發器和天線設計整合在一個新的參考平臺上。恩智浦聲稱該平臺是與Colorado Engineering公司合作開發，滿足“汽車行業對功能、性能和安全的嚴苛要求”。

圖2 集成在汽車不同位置的智能雷達傳感器

通常雷達的功能實現需要大型汽車原始設備制造商（OEM）進行天線優化和模擬設計，恩智浦的新款雷達系統旨在揭開雷達“藝術”的神秘面紗。恩智浦希望其“開箱即用”的汽車雷達系統可以直接為中國的汽車OEM提供服務，中國的汽車OEM仍需要花幾年的時間才能追趕上世界其他地區的先進汽車企業。在最近接受EE Times電話采訪時，恩智浦ADAS副總裁兼總經理Kamal Khouri說道：“雷達已成為ACC和AEB的首選傳感器。攝像頭不能測量速度，而雷達可以。通過反射信號，雷達也可以看到拐角處周圍的情況。另一方面，激光雷達仍然非常昂貴。”然而，眾所周知，傳統的雷達缺乏分辨率，無法區分附近的物體。雷達也因發出誤報而備受詬病，而且他們始終不能足夠快地處理信息以便在高速公路上發揮作用。Khouri明確表示恩智浦不認為雷達會取代攝像頭。“攝像頭和成像雷達的組合可以提供冗余，從而使車輛駕駛更安全，”Khouri說。

剖析恩智浦新款雷達解決方案那么，恩智浦的新雷達解決方案是什么呢？該雷達設計參考平臺被稱為RDK-S32R274，結合了恩智浦S32R27處理器、TEF810 x CMOS收發器、FS8410電源管理IC和雷達軟件開發套件。恩智浦增加了擴展和天線模塊，可為特定客戶應用創建定制開發平臺。這款雷達解決方案的核心是可擴展的基于Power Architecture的系列處理器——S32R27和S32R37，Khouri稱其為“首款專用于處理雷達算法的芯片”。

圖3 恩智浦S32R結構框架（來源：恩智浦）據汽車微處理器ADAS雷達部門經理Roger Keen介紹，恩智浦的雷達處理IP除了用于ACC和AEB自動駕駛軟件外，還在恩智浦的微處理器上運行。為這款雷達解決方案所設計的電路板和天線設計模塊，為了滿足車規要求進行了加強。

Keen解釋說，利用恩智浦提供的車規級雷達SDK，過去曾經需要將自己的雷達處理IP“手動調諧”到特定硬件的開發人員，現在可以直接對恩智浦的雷達系統進行功能調用。這款基于S32R27的雷達解決方案專為ACC和AEB等應用擴展而設計。S32R37的運行功耗比S32R27低，代碼兼容，并針對盲點監測等功能進行了高度優化。S32R27，訂貨量1000顆的售價為14至17美元/顆。基于S32R37的解決方案售價為10至12美元/顆。業內競爭恩智浦并不是唯一一家主導汽車雷達集成的公司。Strategy Analytics全球汽車業務執行總監Ian Riches認為，恩智浦和英飛凌都是汽車雷達領域的領導者。與此同時，最近進入雷達市場的德州儀器公司（Texas Instruments, TI）在2017年推出了基于業內標準RF CMOS技術的毫米波雷達芯片，并開始奮起直追。TI宣稱它的雷達芯片可提供“分辨率精度小于5厘米、探測距離可達數百米、速度高達300公里/小時”。更重要的是，與其他雷達芯片不同，TI的毫米波（mmWave）雷達傳感器在一個芯片上完整集成了76至81GHz毫米波雷達、微控制器（MCU）和數字信號處理器（DSP）。TI采用這種方案是因為其具有更高的集成度，可以減小體積、功耗和成本，而不會降低產品性能。Yole射頻器件技術和市場分析師Cedric Malaquin認為，盡管恩智浦開發的RF-CMOS收發器邁出了第一步，但TI更進一步，還將DSP集成到其雷達芯片中。Malaquin表示，TI集成了DSP的雷達解決方案使芯片面積縮小了60%。DSP是“信號處理鏈上實現物體檢測和分類”的關鍵。然而，恩智浦為該公司的雙芯片解決方案（雷達芯片+微處理器）辯護，強調其方案為客戶提供了便于雷達集成更多的可擴展性和靈活性。

圖4 恩智浦雷達解決方案的天線端（來源：恩智浦）恩智浦的Keen表示，“考慮亞利桑那州氣候常年在110°F（約43℃）以下的熱管理，例如，將收發器芯片遠離微處理器，可以更容易地對安裝在保險杠中的雷達進行熱管理控制。”

圖5 恩智浦雷達解決方案的處理器端（來源：恩智浦）Keen還補充說，恩智浦的方案——使用專為雷達處理IP設計的處理器，提高了雷達解決方案的每瓦性能。關于用于每瓦性能分析的基準，恩智浦表示其團隊已經從“公共數據”和“與客戶的閉門會議中獲悉的信息”中收集到了答案。但Keen補充說，“雖然這給出了我們見過的最好的每瓦性能，我們將保留更廣泛的行業要求給第三方測試。”當被問及將TI的雷達芯片與恩智浦的雷達解決方案進行比較時，Strategy Analytics的Riches注意到，“從本質上講，TI的方案可能能夠降低成本，但靈活性也會略微降低。”市場預測雷達供應商和市場研究公司看好汽車雷達的需求不斷增長。不同的雷達應用需要許多不同的雷達模塊，恩智浦告訴我們，“通常情況下，對于盲點監測，車輛兩個后角需要安裝兩個雷達模塊。對于更高級的要求（如交叉車流監測）中，車輛的前角需要額外的兩個雷達模塊。”據恩智浦稱，對于遠程雷達應用，通常需要在前保險杠中安裝一個雷達模塊。

各種汽車雷達應用圖片來源：《汽車雷達技術-2018版》根據Yole近期發布的《汽車雷達技術-2018版》報告，盡管2017~2022年全球汽車的年銷售量增速緩慢（約3%），但是預計汽車雷達模組的年銷售量將飛速增長（約為25%），雷達芯片的年銷售量也類似，增速達到22%。

圖6 恩智浦對雷達市場的估計，按應用分類（資料來源：恩智浦）相似地，恩智浦預估在2022年雷達出貨量為1.092億顆——包括角雷達、高端角雷達和遠程/中程、前/后雷達，雷達技術將在50%的新車上應用。成像雷達據Strategy Analytics的Riches表示，雷達解決方案的最新趨勢是利用雷達系統生成高分辨率“圖像”，以便在視場中定位和識別/分類物體。“當前用于車輛的雷達不能在足夠寬的視野范圍內提供足夠的分辨率，以生成逼真的圖像，”Riches說。僅用雷達芯片是無法實現這一目標的。Riches解釋說：“天線設計在這里非常重要，這也是我們看到像Metawave這樣的初創公司獲得英飛凌（Infineon）、電裝（Denso）、豐田人工智能風投（Toyota AI Ventures）、現代汽車（Hyundai Motor）和旭硝子（Asahi Glass）等公司投資的原因之一。”

雷達的不足雷達技術的優點眾所周知，最顯著的是它能夠在各種天氣條件下工作。汽車專家認為，雷達可以與視覺傳感器組合作為高度自動駕駛車輛的關鍵傳感技術。Strategy Analytics的Riches解釋說：“從根本上說，它們工作在完全不同的波長。顯然，攝像頭使用的是可見光，因此在明暗對比度反差很大的情況下（例如離開隧道時）或在大雨/大雪等黑暗、模糊環境時性能會最弱。激光雷達發射的光在正常可見光譜之外，但最大的挑戰是在明亮的陽光下，由于強光導致系統的信噪比降低。另外，高分辨率激光雷達技術目前也非常昂貴，并且在汽車應用中的成熟度不及攝像頭或雷達。”他指出，相比之下雷達“不受光照條件的影響，同時它還可以很好地穿透雨雪天氣”。然而，雷達并不是最終的解決方案。

“到目前為止，雷達的關鍵弱點在于它的解決方案：它很擅長告訴我們那里有‘東西’，但并不是很善于說出它是什么。”Riches說。簡而言之，雷達技術在判斷是否繼續駕駛（例如檢測到駕駛上方有路牌標識）或是否采取緊急制動（例如在前方車道內停留了一輛消防車）等需要做出明確決定時，可能表現得很糟糕。這就解釋了為什么目前的汽車雷達有時會濾除并忽略靜止物體。Riches強調說，雷達無法判斷一個物體是否是你不希望你的車撞到的東西。實際上，對于裝有雷達的車輛，其用戶手冊上充滿了對駕駛員的警告。以下是一些例子。摘自Skoda Superb（斯柯達速派）用戶手冊（用于ACC功能的RADAR）：“當接近靜止障礙物時，ACC不會做出反應，例如交通擁堵、車輛故障或在紅綠燈處等候的車輛。”（第236頁）沃爾沃XC90的用戶手冊也有類似的警告：“距離警報在高于30公里/小時（20英里/小時）的速度下有效，并且僅對車輛駕駛方向相同的前方車輛做出反應。不能為迎面而來的、行駛緩慢或靜止的車輛提供距離信息。”（第289頁）“駕駛輔助（Pilot Assist）不會對人、動物、物體、小型車輛（例如自行車和摩托車）、小拖車以及迎面而來的慢速或靜止車輛制動。”（第310頁）Riches總結道：“你會在許多其他品牌的用戶手冊中找到類似的文字......成像雷達旨在解決這個問題。”