軟件定義雷達(dá)研究：軟件算法和集中式處理如何提高雷達(dá)整體性能

佐思汽研發(fā)布《2024年軟件定義汽車雷達(dá)行業(yè)研究》報(bào)告。

軟件算法賦能4D雷達(dá)性能提升

軟件定義雷達(dá)是一種可通過修改或更新軟件來(lái)配置和控制雷達(dá)工作方式的雷達(dá)系統(tǒng)。其中，軟件算法不僅作用于處理環(huán)節(jié)，更直接作用于MIMO（多輸入多輸出）環(huán)節(jié)，虛擬出更多信號(hào)通道。

軟件算法賦能VS硬件提升路線

來(lái)源：佐思汽研《2024年軟件定義汽車?yán)走_(dá)行業(yè)研究報(bào)告》

與硬件提升路線相比，軟件定義雷達(dá)可在不進(jìn)行任何物理更改的情況下，用算法來(lái)提高雷達(dá)分辨率。比如Mobileye軟件定義成像雷達(dá)可通過軟件來(lái)配置，并通過OTA進(jìn)行更新，改變它的接收、發(fā)射和信號(hào)處理等?；谧匝蠸oC+雷達(dá)數(shù)據(jù)算法，Mobileye的成像雷達(dá)可提供約304.8米以內(nèi)細(xì)節(jié)豐富的4D環(huán)境圖像，具備100dB的動(dòng)態(tài)范圍和0.5°x 2°的角分辨率。在生產(chǎn)上，Mobileye已與啟碁科技（WNC）達(dá)成合作，預(yù)計(jì)將于2025年內(nèi)實(shí)現(xiàn)量產(chǎn)。

Mobileye軟件定義雷達(dá)

2023年11月，NXP對(duì)軟件初創(chuàng)公司Zendar Inc.投資并展開合作。利用Zendar分布式孔徑雷達(dá)技術(shù)（DAR），開發(fā)面向汽車應(yīng)用的高分辨率雷達(dá)系統(tǒng)。該DAR技術(shù)通過將車輛上多個(gè)雷達(dá)傳感器的信息進(jìn)行相干融合，創(chuàng)建一個(gè)更大的有效天線孔徑，從而實(shí)現(xiàn)低于0.5度角度分辨率的高分辨率成像。這一性能可用于精確繪制環(huán)境地圖，是自動(dòng)駕駛系統(tǒng)的關(guān)鍵。

Zendar分布式孔徑雷達(dá)技術(shù)（DAR）提供比傳統(tǒng)雷達(dá)系統(tǒng)高20倍的性能

2022年1月，為升科與NXP聯(lián)手發(fā)布最新一代4D成像雷達(dá)方案，滿足L3級(jí)以上自動(dòng)駕駛感知需求。采用為升科的信號(hào)處理算法，不僅實(shí)現(xiàn)小于1度的角度分辨率，實(shí)現(xiàn)300米測(cè)距，20FPS數(shù)據(jù)速率輸出，每秒可生成8萬(wàn)個(gè)點(diǎn)云。針對(duì)海量數(shù)據(jù)的處理，為升科也在利用AI技術(shù)實(shí)現(xiàn)目標(biāo)分類。

為升科（CubTEK）與NXP合作開發(fā)的4D成像雷達(dá)

雷達(dá)原始數(shù)據(jù)向集中式處理發(fā)展，借助MIPI A-PHY解鎖高速率傳輸

在集中式處理方法下，由于所有傳感器的原始數(shù)據(jù)都在一個(gè)中心點(diǎn)進(jìn)行合并，數(shù)據(jù)進(jìn)行融合時(shí)不會(huì)丟失關(guān)鍵信息。由于不在前端進(jìn)行處理，毫米波雷達(dá)傳感器模塊大大簡(jiǎn)化，從而縮小尺寸，降低功耗和成本。

雷達(dá)原始數(shù)據(jù)集中化處理的優(yōu)勢(shì)

比如，安霸于2022年12月發(fā)布中央域控4D成像毫米波雷達(dá)架構(gòu)。不僅可以集中處理原始毫米波雷達(dá)數(shù)據(jù)，也可與其它傳感器輸入，例如攝像頭、激光雷達(dá)和超聲波，進(jìn)行深入的底層融合。采用傲酷 AI算法創(chuàng)建虛擬天線陣列，使得MMIC（單片微波集成電路）的數(shù)量大幅減少，同時(shí)實(shí)現(xiàn)了極高的0.5度方位角和俯仰角分辨率，且在前端無(wú)需接雷達(dá)處理器。由于不需要邊緣端的雷達(dá)處理，避免了信息過濾和傳感器信息損失。

安霸中央域控4D成像毫米波雷達(dá)

在朝向上述集中式架構(gòu)過渡時(shí)，需要在整個(gè)車輛中實(shí)現(xiàn)高速鏈路：該架構(gòu)依賴于車輛的以太網(wǎng)骨干網(wǎng)。但一些制造商也在推動(dòng)MIPI A-PHY作為以太網(wǎng)替代方案。

例如Valens于2023年9月聯(lián)合韓國(guó)Smart Radar System（SRS）公司展示了利用MIPI A-PHY技術(shù)實(shí)現(xiàn)集中化處理的案例。

MIPI A-PHY是一種標(biāo)準(zhǔn)化的高速傳輸技術(shù)，具備高帶寬、低延遲和可靠性等特點(diǎn)。Valens憑借符合A-PHY標(biāo)準(zhǔn)的芯片組VA7000，提供高速、可靠和安全的數(shù)據(jù)傳輸解決方案。例如，在處理高帶寬原始數(shù)據(jù)和傳輸高速數(shù)據(jù)時(shí)，快速SPI作為一種外設(shè)設(shè)備通信的接口技術(shù)，能夠?qū)崿F(xiàn)動(dòng)態(tài)調(diào)制信號(hào)和快速啟動(dòng)，為數(shù)據(jù)傳輸提供高效保障。

通過將MIPI A-PHY技術(shù)融入其雷達(dá)系統(tǒng)中，Valens使12部MMIC雷達(dá)的原始數(shù)據(jù)能夠高效傳輸?shù)街醒胩幚韱卧M(jìn)行分析和處理。這些經(jīng)過分析和處理的數(shù)據(jù)適用于汽車安全系統(tǒng)或自動(dòng)駕駛等應(yīng)用，例如目標(biāo)檢測(cè)、跟蹤和決策。

Valens利用MIPI A-PHY技術(shù)實(shí)現(xiàn)雷達(dá)原始數(shù)據(jù)集中處理

除Smart Radar System公司外，Intron旗下的一家中國(guó)公司G-Pulse也在基于A-PHY，利用Valens的VA7000芯片組系列，創(chuàng)建一種具有集中處理功能的4D毫米波雷達(dá)。這種軟件定義的雷達(dá)能通過UTP線纜運(yùn)行，可實(shí)現(xiàn)低成本和低能耗。