評(píng)估分布式雷達(dá)架構(gòu)的四個(gè)理由

汽車(chē)制造商正積極研究多元化的雷達(dá)技術(shù)方案，以提升新一代高級(jí)駕駛輔助系統(tǒng)(ADAS)架構(gòu)的性能和系統(tǒng)優(yōu)化，同時(shí)簡(jiǎn)化向軟件定義汽車(chē)(SDV)的過(guò)渡。為助力汽車(chē)制造商進(jìn)行開(kāi)發(fā)，恩智浦PurpleBox參考設(shè)計(jì)應(yīng)運(yùn)而生。

汽車(chē)業(yè)逐漸向軟件定義汽車(chē)(SDV)轉(zhuǎn)型，制造商們正尋求維護(hù)升級(jí)軟件的高效途徑，以便充分利用最新雷達(dá)傳感器的潛在性能。與此同時(shí)，主動(dòng)安全措施不斷增強(qiáng)，汽車(chē)中雷達(dá)傳感器的數(shù)量也在增加，汽車(chē)成本與系統(tǒng)復(fù)雜性也隨之上升。ADAS架構(gòu)多樣化是其中關(guān)鍵，因此汽車(chē)制造商需要面向未來(lái)需求的解決方案。

汽車(chē)制造商正在探索多種架構(gòu)選項(xiàng)，包括在邊緣部署智能傳感器的邊緣雷達(dá)、在協(xié)處理器中遠(yuǎn)離邊緣集中智能的分布式雷達(dá)，以及在中央計(jì)算系統(tǒng)中匯聚智能的集中式雷達(dá)。分布式雷達(dá)架構(gòu)被視為最具潛力的方案之一。汽車(chē)制造商希望通過(guò)多個(gè)雷達(dá)傳感器的早期數(shù)據(jù)融合，顯著提升性能，同時(shí)清楚區(qū)分攝像頭視覺(jué)與雷達(dá)感知，分布式雷達(dá)架構(gòu)可助力實(shí)現(xiàn)這個(gè)愿景。

優(yōu)化雷達(dá)橋的優(yōu)勢(shì)

雷達(dá)橋整合多個(gè)傳感器的數(shù)據(jù)，可優(yōu)化處理性能，實(shí)現(xiàn)傳感器輸入的高效融合，帶來(lái)多重優(yōu)勢(shì)。它創(chuàng)建了一個(gè)易于維護(hù)的系統(tǒng)，支持在雷達(dá)橋的無(wú)線(xiàn)更新，避免了對(duì)每個(gè)傳感器進(jìn)行單獨(dú)更新。該系統(tǒng)利用卓越的算法實(shí)現(xiàn)高級(jí)角度定位，突破了邊緣雷達(dá)系統(tǒng)因處理能力限制而無(wú)法實(shí)現(xiàn)的定位功能。雷達(dá)橋的早期數(shù)據(jù)融合技術(shù)顯著提升了性能，能夠從雷達(dá)傳感器中挖掘更多信息，提供了更加豐富的ADAS體驗(yàn)。此外，除了優(yōu)化早期傳感器數(shù)據(jù)融合和提升傳感器分辨率之外，人工智能/機(jī)器學(xué)習(xí)(AI/ML)技術(shù)也被應(yīng)用于該平臺(tái)，為雷達(dá)輸出帶來(lái)主要的性能提升。

雷達(dá)橋與適當(dāng)?shù)能浖嘟Y(jié)合，可實(shí)現(xiàn)：

• 高效的信號(hào)處理

雷達(dá)橋接收來(lái)自多個(gè)雷達(dá)傳感器的初步FFT數(shù)據(jù)，并生成綜合的點(diǎn)云。這種將多個(gè)雷達(dá)數(shù)據(jù)與重疊視野相結(jié)合的方法帶來(lái)了顯著的優(yōu)勢(shì)。從多個(gè)視角準(zhǔn)確地感知交通環(huán)境，大幅提升檢測(cè)的準(zhǔn)確性，顯著減少誤判，從而增強(qiáng)ADAS功能的安全性。

• 低延遲

因?yàn)槔走_(dá)橋上的處理資源不需要與其他功能共享，所以這種“單任務(wù)”確保了低延遲。處理后的點(diǎn)云能夠即刻被調(diào)用，賦予汽車(chē)在關(guān)鍵安全的緊急交通狀況下的即時(shí)反應(yīng)能力。

• 干擾管理

雷達(dá)橋具備同時(shí)分析所有雷達(dá)傳感器輸入數(shù)據(jù)的能力，能夠精準(zhǔn)地檢測(cè)并識(shí)別信號(hào)受干擾的具體區(qū)域。通過(guò)橋接器上的軟件，可以為受干擾的傳感器重新分配不同的頻率或時(shí)隙，確保雷達(dá)傳感器能夠恢復(fù)產(chǎn)生清晰的信號(hào)。這有助于避免基于錯(cuò)誤信息的路徑和行動(dòng)規(guī)劃，從而增強(qiáng)汽車(chē)及其所處交通環(huán)境的安全性。此外，雷達(dá)橋還能重建因其他車(chē)輛的雷達(dá)傳輸干擾而受損的信號(hào)，這一過(guò)程得益于雷達(dá)橋上神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)加速器運(yùn)行的機(jī)器學(xué)習(xí)模型。

• 垂直速度

雷達(dá)橋還能測(cè)量被探測(cè)物體的垂直速度分量。得益于多普勒效應(yīng)，雷達(dá)能夠即時(shí)捕捉到物體的徑向速度。通過(guò)融合兩個(gè)不同角度雷達(dá)的數(shù)據(jù)，我們可以利用兩個(gè)徑向速度向量推算出垂直速度。這種對(duì)每次檢測(cè)的真實(shí)速度的即時(shí)測(cè)量，極大地提升了點(diǎn)云的質(zhì)量。在執(zhí)行變道、高速公路駛?cè)牒婉偝鲆约白R(shí)別橫穿行人等復(fù)雜安全交通場(chǎng)景時(shí)，系統(tǒng)的性能得到了顯著提高。

中心或區(qū)域內(nèi)的雷達(dá)橋

管理雷達(dá)傳感器

雷達(dá)與視覺(jué)傳感器技術(shù)共同構(gòu)成了實(shí)現(xiàn)ADAS和AD用例所需的核心感知基礎(chǔ)。雷達(dá)以其強(qiáng)大的天氣適應(yīng)能力、對(duì)各種照明條件的高度適應(yīng)性以及良好的成本效益，在所有ADAS系統(tǒng)中扮演著至關(guān)重要的角色。相較于現(xiàn)有的解決方案，更深層次地挖掘雷達(dá)數(shù)據(jù)能夠?yàn)锳DAS系統(tǒng)帶來(lái)性能和用戶(hù)體驗(yàn)的顯著提升。

分布式雷達(dá)架構(gòu)通過(guò)對(duì)傳感器數(shù)據(jù)進(jìn)行區(qū)域或集中處理，提供了一種高級(jí)的傳感器管理和數(shù)據(jù)融合方法，這對(duì)于激發(fā)下一代雷達(dá)傳感器的潛在性能至關(guān)重要。正如前文提到，雷達(dá)橋能在區(qū)域或中央計(jì)算平臺(tái)上處理和融合雷達(dá)傳感器數(shù)據(jù)，并且能與視覺(jué)感知數(shù)據(jù)進(jìn)行進(jìn)一步的整合。這類(lèi)雷達(dá)處理器的應(yīng)用范圍極廣，因?yàn)樗试S客戶(hù)輸出點(diǎn)云或雷達(dá)對(duì)象。雷達(dá)橋的位置靈活，可以與中央電子控制單元(ECU)中的視覺(jué)處理器或區(qū)域ECU中的區(qū)域控制器并置。

PurpleBox參考設(shè)計(jì)

恩智浦開(kāi)發(fā)了PurpleBox參考設(shè)計(jì)，幫助開(kāi)發(fā)人員評(píng)估分布式雷達(dá)架構(gòu)概念，并促進(jìn)早期雷達(dá)融合的部署。該設(shè)計(jì)集成了Hailo的26TOPS機(jī)器學(xué)習(xí)加速器，為人工智能提供了強(qiáng)大的擴(kuò)展能力，開(kāi)啟了利用雷達(dá)數(shù)據(jù)的全新維度。

恩智浦PurpleBox結(jié)構(gòu)框圖

PurpleBox可以用作參考ECU，是基于恩智浦S32R45雷達(dá)處理器的雷達(dá)橋概念驗(yàn)證的關(guān)鍵部件。它能夠處理來(lái)自車(chē)輛四角的雷達(dá)傳感器信號(hào)，接收經(jīng)過(guò)壓縮的距離FFT數(shù)據(jù)，并生成高密度的環(huán)繞點(diǎn)云。PurpleBox提供全面的軟件開(kāi)發(fā)環(huán)境，其中包括預(yù)集成的驅(qū)動(dòng)程序、操作系統(tǒng)，以及一個(gè)演示應(yīng)用，使客戶(hù)能夠評(píng)估該平臺(tái)并開(kāi)發(fā)自己的處理鏈，同時(shí)重復(fù)利用預(yù)集成的軟件。此外，它還配備了M.2 PCIe接口，不僅可以連接大容量存儲(chǔ)設(shè)備，還可以接入Hailo-8機(jī)器學(xué)習(xí)加速器，以增強(qiáng)雷達(dá)感知和高級(jí)人工智能功能。

PurpleBox基于恩智浦的S32處理器平臺(tái)構(gòu)建，這是一個(gè)經(jīng)過(guò)驗(yàn)證的平臺(tái)，允許客戶(hù)在多個(gè)功能域內(nèi)靈活使用軟件。同時(shí)，它還建立在最新發(fā)布的S32 CoreRide平臺(tái)之上，該平臺(tái)整合了硬件和軟件資源，進(jìn)一步加快了客戶(hù)對(duì)分布式雷達(dá)架構(gòu)的評(píng)估和應(yīng)用開(kāi)發(fā)的速度。

PurpleBox PCB

體驗(yàn)試用

恩智浦致力于賦能行業(yè)從固定汽車(chē)架構(gòu)向新的ADAS架構(gòu)轉(zhuǎn)型。通過(guò)分布式雷達(dá)架構(gòu)，汽車(chē)制造商得以充分利用傳感器網(wǎng)絡(luò)中的數(shù)據(jù)，每個(gè)傳感器均向協(xié)處理器輸送詳細(xì)且豐富的低級(jí)別傳感器數(shù)據(jù)，實(shí)現(xiàn)了雷達(dá)數(shù)據(jù)的早期融合及其感知處理能力的顯著增強(qiáng)。恩智浦的下一代雷達(dá)處理器正是為了支持這些架構(gòu)而設(shè)計(jì)，同時(shí)推動(dòng)先進(jìn)的安全和舒適功能。恩智浦PurpleBox參考設(shè)計(jì)現(xiàn)已量產(chǎn)，歡迎汽車(chē)制造商和一級(jí)供應(yīng)商探索雷達(dá)橋帶來(lái)的無(wú)限可能。