in ,

Radar hình ảnh 4D đáp ứng ADAS nâng cao và Tự động hóa cấp độ 5

“Chiều thứ tư” cải thiện độ chính xác của radar trong các hệ thống hỗ trợ người lái và tự lái. Một số công ty đang thúc đẩy nó về phía trước với các giới thiệu gần đây.

Trái ngược với camera và LiDAR, radar hình ảnh 4D sử dụng định vị bằng tiếng vang và nguyên tắc đo time-of-flight để tìm những vật trong môi trường của nó. Nó hoạt động tốt trong mọi điều kiện thời tiết và môi trường, kể cả sương mù, mưa to và bóng tối. Radar hình ảnh 4D có thể cho biết khi nào một chiếc ô tô đang di chuyển và tốc độ bao nhiêu trong một cơn bão tuyết trắng xóa. Nó cũng có lợi ích là cảm biến ở phạm vi 300 mét – một yêu cầu đối với mức độ tự động hóa cao hơn.

4D được gọi là 4D vì nó là cảm biến radar tầm xa có độ phân giải cao không chỉ phát hiện khoảng cách, tốc độ tương đối và phương vị (phép đo góc trong hệ tọa độ cầu) của các đối tượng mà còn cả chiều cao của chúng trên mặt đường.

Thời gian được coi là chiều thứ tư (4D). Những radar này không thực sự là thời gian lập bản đồ, mà là tận dụng thời gian để hiểu môi trường 3D liên quan đến độ cao. Điều này có thể giúp ô tô quyết định xem vật thể đứng yên phía trước là người hay cành cây.

Không giống như các giải pháp radar truyền thống dựa trên hai đến ba ăng-ten phát và ba đến bốn ăng-ten thu, radar hình ảnh 4D sử dụng mảng 48 ăng-ten đa đầu vào, nhiều đầu ra (multiple-input, multiple-output MIMO) để lập bản đồ độ phân giải cao về môi trường xung quanh. Đầu ra dữ liệu đám mây điểm — tập dữ liệu đại diện cho các đối tượng — được kết hợp với trường xem phương vị rộng (FOV) mang lại khả năng phát hiện và theo dõi với độ chính xác cao hơn cho các tình huống như tắc đường dưới cầu.

Vayyar Radar-On-Chip

Một số nhà cung cấp đang phát triển radar hình ảnh 4D. Vayyar gần đây đã trở thành công ty mới nhất tiết lộ một “radar trên chip” (radar-on-chip) đã sẵn sàng sản xuất. Thiết bị đủ tiêu chuẩn AEC-Q100 cấp ô tô đa chức năng của nó có tới 48 bộ thu phát, bộ xử lý tín hiệu kỹ thuật số bên trong (DSP) và bộ vi điều khiển (MCU) để xử lý tín hiệu thời gian thực. Có khả năng nhìn xuyên vật thể và có thể hoạt động hiệu quả trong mọi điều kiện thời tiết, Vayyar tuyên bố giải pháp của họ có thể thay thế hàng chục cảm biến khác và loại bỏ sự cần thiết của LiDAR và máy ảnh. Do đó, nó làm giảm độ phức tạp cho cả các ứng dụng trong cabin và ADAS chỉ với một mạch tích hợp tần số vô tuyến duy nhất.

Bên ngoài xe, chỉ cần hai đến bốn cảm biến Vayyar có thể thay thế hàng chục cảm biến ADAS truyền thống.

Con chip này bao phủ các băng tần hình ảnh và radar từ 3 đến 81 GHz với 72 máy phát và 72 máy thu. Sử dụng DSP tích hợp với bộ nhớ trong, Vayyar nói rằng cảm biến của họ có thể thực thi các thuật toán hình ảnh phức tạp mà không cần CPU ngoài.

Trong cabin, chip Vayyar hỗ trợ vô số hệ thống, bao gồm cảnh báo kẻ xâm nhập, phát hiện sự hiện diện của trẻ em, nhắc nhở thắt dây an toàn và eCall để cảnh báo các dịch vụ khẩn cấp trong trường hợp xảy ra tai nạn. Bên ngoài xe, chỉ có hai đến bốn cảm biến hỗ trợ gần chục ADAS và các ứng dụng hỗ trợ đỗ xe tiên tiến.

Vayyar đã viết trong một thông cáo báo chí rằng một phương tiện trung bình ngày nay có hơn 100 cảm biến, với các nhà phân tích dự đoán rằng con số này sẽ tăng gấp đôi vào năm 2030. Nhà cung cấp lưu ý rằng một số trong số đó chỉ có một công việc duy nhất. Các mô-đun radar 60 và 79 GHz của công ty được thiết kế để giảm số lượng cảm biến trên xe. Chúng được cho là sẽ thay thế hơn một chục cảm biến khác và phủ nhận sự cần thiết của LiDAR và camera trong khi theo dõi đồng thời nhiều mục tiêu và đối tượng.

Trọng tâm của tiềm năng của nền tảng là khả năng giảm độ phức tạp. Để cắt giảm chi phí trực tiếp và gián tiếp, Vayyar cung cấp một giải pháp toàn diện bao gồm phần cứng, phần mềm và tài nguyên phát triển và thử nghiệm, hợp lý hóa quá trình tích hợp. Cảm biến cũng được cho là được thiết kế để có khả năng mở rộng, tạo điều kiện thuận lợi cho việc triển khai các tính năng mới nổi thông qua các bản cập nhật phần mềm qua mạng (OTA).

NXP và Continental 4D Entries

Đáp ứng nhu cầu của ngành công nghiệp ô tô, NXP Semiconductors đã thông báo vào tháng 12 năm 2020 rằng họ đang lấy mẫu một bộ chipset cảm biến radar mới, bao gồm bộ xử lý radar S32R45 của công ty và bộ thu phát 77 GHz mới có tên TEF82xx. Mỗi chip kết hợp ba kênh truyền và bốn kênh nhận. Gói khuôn tiếp xúc 7,5- × 7,5 mm cung cấp hiệu suất nhiệt nâng cao và tuân thủ ISO26262 ASIL Cấp B.

Continental AG đang sử dụng Xilinx FPGA để triển khai radar hình ảnh 4D sẵn sàng sản xuất, dự kiến xuất xưởng trên các phương tiện chở khách vào năm 2021. Trong việc phát triển thế hệ cảm biến radar 4D mới, công ty dựa vào các SoC từ dòng Zynq UltraScale + của Xilinx. Với ARS540, Continental cung cấp một dải ăng-ten với định dạng chùm tia kỹ thuật số, 28 kênh ăng-ten vật lý và 192 kênh ăng-ten ảo tạo ra hình ảnh radar có độ phân giải cao.

Hệ thống có thể phân loại phản hồi (tiếng vang lại) radar theo loại đối tượng tham gia giao thông; tức là, nó phân biệt giữa xe tải, ô tô, xe đạp và người đi bộ. Radar hình ảnh ARS 540 4D của Continental hỗ trợ các hệ thống lái tự động từ tự động hóa một phần đến toàn bộ. Nó tính toán vị trí và độ cao của một đối tượng ngoài phạm vi, tốc độ và góc phương vị, thậm chí cho phép phát hiện các đối tượng tương đối nhỏ, để tạo bản đồ chính xác về môi trường lái xe lên đến 300 mét.

Uhnder Radar

Uhnder, một nhà phát triển radar trên chip hình ảnh kỹ thuật số 4D ở Austin, Texas, có công nghệ cung cấp cho các phương tiện sự linh hoạt cho nhiều ứng dụng như ADAS ô tô và lái xe bán và hoàn toàn tự động. Chip radar hình ảnh kỹ thuật số của công ty được cho là cung cấp khả năng phát hiện và độ phân giải được cải thiện hơn so với điều biến tần số analog truyền thống, dẫn đến tăng độ an toàn. Radar truyền thống dựa vào sóng liên tục được điều biến tần số (FMCW) điều biến tần số của dạng sóng hình sin để truyền và nhận tín hiệu.

IC cảm biến radar của Uhnder là một radar được xác định bằng phần mềm kết hợp các kỹ thuật xử lý tín hiệu kỹ thuật số, chẳng hạn như MIMO. Trong radar MIMO, một anten phát (Tx) và tám anten thu (Rx) tạo thành radar một đầu vào, nhiều đầu ra (single-input, multiple-output SIMO). Khoảng cách giữa các anten Rx được chọn để đạt được FOV mong muốn.

Công nghệ hình ảnh này dựa trên một thứ gọi là điều chế mã kỹ thuật số (DCM). Công nghệ DCM sử dụng một pha để điều chế tín hiệu truyền thay vì tần số trong một khoảng thời gian nhất định, được gọi là chu kỳ chip hoặc thời lượng chip, sau đó thêm mã kỹ thuật số vào pha để đạt được các phép đo chính xác hơn.

Uhnder RoC tích hợp bộ thu phát 77 đến 79 GHz với 12 kênh truyền và 16 kênh nhận có thể ghép kênh theo thời gian cho hai bộ ăng-ten, bao phủ cả góc phương vị và độ cao. Theo công ty, kiến trúc RoC này có thể xử lý tới 192 kênh nhận ảo mà không cần mạch RF PCB bên ngoài. Nhờ số lượng lớn máy thu ảo, nó đạt được độ phân giải góc cao. Độ phân giải góc của radar tỷ lệ thuận với diện tích hiệu dụng của dải ăng-ten, thường được gọi là khẩu độ ăng-ten.

Bằng cách thu được nhiều tham số hơn so với radar truyền thống hoặc LiDAR, chẳng hạn như độ cao của một vật thể, Uhnder cho biết hệ thống của họ có thể phân giải các vật thể nằm cạnh nhau mà các cảm biến truyền thống không thể phát hiện được.

ElectronicDesign

Bạn nghĩ sao?

373 Points
Upvote Downvote

Leave a Reply