隨著消費者對復雜安全功能需求的持續(xù)增長，全球新車碰撞測試（NCAP）路線圖不斷發(fā)展進步。這些功能以前被保留為高端車輛的高級功能。自動緊急制動（AEB）就是一個很好的例子。由于一些政府機構的強制性法規(guī)，AEB以前是豪華車輛的專屬產品，現已成為汽車制造商的一項必備功能，以追求推出大眾市場車型的五星級安全評價。

同時，AEB技術本身也在不斷發(fā)展，以滿足嚴格的安全性和可靠性標準以及消費者的期望。隨著高精度汽車雷達傳感器的不斷進步，AEB目標檢測能力日益增強，提高對行人、騎車人、寵物等復雜城市環(huán)境的靈敏性，而以前AEB只能檢測出前方制動車輛和其他大型無遮掩目標。


圖1：前視雷達更高的靈敏度提升了性能，并改進了帶前碰撞警告（FCW）功能的自動緊急制動（AEB）

如今，自動駕駛技術（如AEB）的大部分開發(fā)活動都集中在L1和L2級車輛自動化上。但汽車廠商將目光投向了L3汽車，L2+已成為前進道路上的關鍵踏腳石。

與L2相比，L2+在安全性和舒適性方面有了長足進步，具備高級功能，如高速公路自動駕駛輔助，通過提供"L3風格"的功能和駕駛員體驗，有效收窄了與L3的差距，同時還需要駕駛員的關注和監(jiān)督，符合L2的要求。原則上，L2+車輛可以在高速公路等特定情況下完全自行駕駛，但不允許駕駛員完全松開方向盤，并且保證隨時能夠接管車輛控制。

L2+將很好地服務主機廠和消費者，與此同時世界各國及監(jiān)管機構開始調整和修訂其立法，為L3自動駕駛車輛鋪平道路，L3車輛比L2/L2+需要更少的駕駛員互動及干預。與L3推出相關的許多爭論將集中在車輛事故中的責任劃分問題上，在這些事故中，駕駛員完全將監(jiān)控功能交給了車輛。

更高的集成度，更低的成本結構

同時，成本效率仍然是汽車廠商和一級供應商最關心的問題。由于雷達支持的功能（如AEB）將從被動警告功能過渡到主動安全功能，因此需要以磁性價位和主流商業(yè)規(guī)模實現這些功能，同時滿足日益增長的車輛安全要求。最終，車企希望在成本競爭激烈的市場中為客戶提供更高質量的體驗和更好的感知能力。

在第三方技術供應商層面，RFCMOS工藝技術的持續(xù)創(chuàng)新將提供額外的成本效益。向RFCMOS技術的轉移允許更小的工藝節(jié)點，也就意味著更高的集成度，生產具有更小空間面積的收發(fā)器模塊，且在極低的功耗下優(yōu)化了成本。這對于在汽車周圍配置小型傳感器非常重要。

傳統(tǒng)的雷達收發(fā)機是用分立的專用集成電路（Rx、Tx、VCO等）制造的，RFCMOS工藝使雷達收發(fā)機發(fā)展成為完全集成的收發(fā)機芯片?；赗FCMOS的收發(fā)器芯片的批量生產最終將有助于加速先進的AEB技術進入主機廠中級/入門級車隊中。

汽車雷達處理器（MCUs）亦同步進化，向更深的亞微米工藝節(jié)點發(fā)展，并集成了更多的處理能力、專用的信號處理加速器、更高級別的安全性和功能安全特性（滿足ASIL-D級別）。收發(fā)機和處理器層的這些綜合技術優(yōu)勢允許開發(fā)更小、更節(jié)能的模塊，從而進一步降低總體成本。


ASIL是ISO 26262定義的一種風險分類方案，隨著越來越多的電子設備集成到車輛中，實現系統(tǒng)對車輛高度控制，符合ASIL分類范圍已成為更為常見的要求。

77GHz雷達分辨率優(yōu)勢

雖然新車碰撞測試（NCAP）沒有強制要求某種特定的傳感器技術來達到安全要求，但由于毫米波雷達在所有天氣條件下工作時的物理特性，能夠進行非常精確的距離和多普勒測量，因此在AEB中被大量采用，而其他技術（如攝像頭或激光雷達）則不是這樣。如今，毫米波雷達系統(tǒng)可以感應到大尺寸的橫截面（車輛和大型物體），車輛會自動剎車。但是行人的橫截面圖卻大不相同，需要車載MCU和雷達收發(fā)機提供精確的分辨率、靈敏度和性能水準。

24GHz向77GHz的工業(yè)轉型將大大提高基于高精度雷達的行人/騎車人檢測所需的分辨率。77GHz雷達解決方案在76GHz到81GHz的頻帶內工作，這使得雷達傳感器的距離分辨率和目標探測能力提高到大約5cm的橫截面。這一變化意味著距離分辨率可能提高25倍，決定了物體需要相距多遠才能被區(qū)分為明顯分離的物體。這一增長意味著在緊簇相鄰目標之間具有更好的檢測和跟蹤能力。


圖2：從停車時對附近物體的探測到高速行駛時的高分辨率成像，雷達持續(xù)進化，如今能提供更大的可見度

識別多個目標（如車輛和行人）的能力對基于兩個"目標"類別的已知運動模式和屬性的高階自動化決策至關重要。隨著77GHz的性能提升，典型的前向雷達應用（如AEB）得到了極大的改進，雷達的射程也比24GHz時要遠得多。

在人口稠密的城市環(huán)境中需要更廣闊的視野，這使得AEB面臨的挑戰(zhàn)更加復雜。車輛傳感器需要檢測到遠處的行人和騎車人，以及從已停車輛后面和其他能見度障礙物突然進入車輛視野的行人。

在可預見的未來，雷達傳感器仍將是AEB等車輛安全應用的既定或最佳的車輛傳感器選擇，以實現下一代更安全、更智能汽車所需的經濟性、可靠性和功能性。盡管視覺傳感器對于大多數物體識別和分類必不可少，但存在缺陷，這些缺陷會限制其在弱光、刺眼的光線和惡劣天氣條件下的有效性。但雷達傳感器不受這些缺陷的困擾，還能提供高精度的車輛到物體的距離和速度測距功能，而視覺傳感器無法做到這些。

毫米波雷達是公認的最強大的競爭傳感器技術，使其成為滿足新車碰撞測試(NCAP)要求且設計風險和/或開發(fā)阻力最小的候選者。毫米波雷達幾乎在任何類型的環(huán)境條件下（從強光到霧到雨再到黑暗）都能非?？煽康剡\行，這在競爭性傳感器技術如視覺或激光雷達(針對AEB和其他ADAS應用)中無與倫比。

AEB性能調整

然而，單純基于雷達技術的AEB系統(tǒng)會帶來一些麻煩。有些時候系統(tǒng)可能會在駕駛場景中踩下剎車，即使車輛前方沒有實際障礙物。這些誤報通常是由雷達視野中的錯誤反射或重影引起的。由于運行中的諧波不同，雷達很容易檢測到重影，這取決于許多因素，尤其是車輛與物體之間的距離。


圖 3: 成像雷達提供多模式操作，適應速度、路況和駕駛員要求

通過結合顯著改進的雷達處理器與具有多個發(fā)射和接收通道的RFCMOS雷達收發(fā)器的智能啁啾信號及RF性能不斷提高，解決了這一麻煩。在很大程度上，可以使用微調的處理算法將其輕松抵消，從而實現"純"檢測，幾乎沒有誤報。更快的采樣率也有助于消除誤報，為自動化決策提供更大的總體數據集。在這種情況下，車載雷達傳感器可以判斷物體在多個幀中看起來是否一致，并據此做出制動決定。經過大大改進的雷達MCU具有加速處理能力，可以支持大量數據的并行處理，從而提高雷達系統(tǒng)的整體性能。

未來趨勢和安全要求

隨著汽車雷達技術的進步，車輛傳感器的配置也可能會隨之演變。系統(tǒng)設計人員已經在探索利用雷達精確繪制車輛周圍整體環(huán)境，以提高整體場景感知能力。成像雷達的出現將進一步加速這一趨勢，通過將多個收發(fā)器級聯(lián)在一起，提供更準確描述周圍環(huán)境的能力，從而在角度分辨率和目標分離方面取得顯著進步；這同時增加了高度傳感這一新維度，這是雷達傳感器實現自動駕駛的一個非常重要的功能。反過來，這些舉措將推動角雷達傳感器的增長和最終普及。


圖 4：精確繪制車輛周圍的整個環(huán)境，以改善整體場景感知。

為進一步提高AEB應用的檢測和分辨率，主機廠還評估了雷達和攝像頭傳感器的結合使用，實現對被遮擋或阻塞目標的檢測。這些傳感器技術的融合可以為自動化的"循環(huán)"決策提供令人信服的選項。如果傳感器對所看到的判斷相左，則最終的決策樹將最大程度地減少誤報，同時顯著提高整體感知能力。

在MCU數據處理層，這些趨勢要求第三方技術供應商為主機廠和Tier1提供可擴展的平臺，并提供MIPS性能和內存余量以適應其雄心勃勃的雷達技術計劃。硬件加速、每瓦性能屬性和代碼可移植性以及根據用例需求擴展性能的機會，仍然是處理層的關鍵因素，并利用不會中斷既定工作流或引入冗余研發(fā)路徑的開發(fā)環(huán)境。

收發(fā)器級別功能的持續(xù)集成至關重要。理想的模塊是在一塊硅片上集成信號生成、放大、接收、混合、調節(jié)及數字化功能。這將有助于為主流車隊開發(fā)基于雷達的綜合安全系統(tǒng)，從而為商業(yè)市場提供服務，同時為標準裝備鋪平道路。部分提供商（比如NXP）已經通過RFCMOS工藝實現了這種收發(fā)器模塊的集成。

從同一供應商處采購收發(fā)器和MCU有許多優(yōu)勢，他們在這兩個領域都有成熟的經驗，對器件集成有深刻的見解。最重要的是，主機廠和Tier1需要絕對的保證他們從第三方技術供應商那里采購的器件，從系統(tǒng)設計到配套材料，都是從頭開始設計且符合嚴格的汽車安全標準。這就需要一個強大的、值得信賴的知識庫，涵蓋整個方法論，以鑒定功能安全的設備，同時滿足下一代網絡安全要求。