2023汽車半導(dǎo)體生態(tài)峰會(huì) || Uhnder中國區(qū)張勤：數(shù)字雷達(dá)賦能汽車安全

以“鏈啟芯程 · 智造未來”為主題的“2023汽車半導(dǎo)體生態(tài)峰會(huì)暨全球汽車電子博覽會(huì)”，由廣東省工業(yè)和信息化廳、深圳市工業(yè)和信息化局、中國能源汽車傳播集團(tuán)指導(dǎo)，《中國汽車報(bào)》社主辦，愛集微承辦，于2023年9月26日至27日在深圳福田會(huì)議中心隆重召開。

本屆峰會(huì)堅(jiān)持行業(yè)領(lǐng)袖峰會(huì)的高端定位，全面助力產(chǎn)業(yè)間深度融合與創(chuàng)新，推動(dòng)上下游產(chǎn)業(yè)鏈伙伴攜手合作，共同構(gòu)建具有全球競爭力的汽車科技創(chuàng)新新生態(tài)。

峰會(huì)現(xiàn)場，多領(lǐng)域、多視角開展的20場特色活動(dòng)，囊括主峰會(huì)、技術(shù)研討、項(xiàng)目路演、專業(yè)展覽、交流盛宴等，匯聚政、產(chǎn)、學(xué)、研、用、投等多個(gè)產(chǎn)業(yè)圈層，圍繞全球及中國汽車半導(dǎo)體產(chǎn)業(yè)熱點(diǎn)展開交流，峰會(huì)重點(diǎn)聚焦新技術(shù)、新趨勢，深入剖析汽車半導(dǎo)體各細(xì)分領(lǐng)域的發(fā)展機(jī)遇和挑戰(zhàn)，近百個(gè)精彩紛呈的演講，共同呈現(xiàn)出一幅專業(yè)而全面的思維圖景。

其中，在9月26日舉辦的“感知專場”，Uhnder中國區(qū)負(fù)責(zé)人張勤做了題為《Digital Code Modulation (DCM) Radar for Improved ADAS Safety》的精彩演講。以下內(nèi)容為現(xiàn)場演講實(shí)錄：

張勤：大家上午好，我是來自Uhnder中國區(qū)的張勤，負(fù)責(zé)中國區(qū)的業(yè)務(wù)發(fā)展。感謝主辦方邀請，一起探討下“數(shù)字編碼調(diào)制技術(shù)制成的數(shù)字雷達(dá)賦能汽車安全的成果和發(fā)展”。

Uhnder中國區(qū)負(fù)責(zé)人 張勤

對于Uhnder這個(gè)品牌可能很多人還不是很了解，因?yàn)槲覀冞M(jìn)入中國還不是很長時(shí)間，所以目前還沒有一個(gè)正式的中文名字。我們公司的創(chuàng)始人是來自美國的半導(dǎo)體專家，同時(shí)在汽車行業(yè)深耕并在命名的同時(shí)加入了德國的元素。 如果大家對數(shù)字成像雷達(dá)感興趣，可以掃碼關(guān)注我們的公眾號獲取更多的信息，首先請大家欣賞一段公司的短片。

Uhnder是目前業(yè)內(nèi)唯一一家實(shí)現(xiàn)車規(guī)級量產(chǎn)的數(shù)字雷達(dá)芯片公司，Uhnder已經(jīng)重塑了雷達(dá)。數(shù)字雷達(dá)也是智能駕駛安全環(huán)節(jié)中非常重要的一環(huán)，我今天帶來了一個(gè)樣品，不知道大家能不能看清楚，這款芯片和我們大拇指大小的對比也非常直觀，它只有1平方厘米左右，大概是1元硬幣的1/5大小，在這款芯片上面把28納米制程工藝的模擬信號前端和16納米的數(shù)字信號處理部分完美地融合在一起。

右邊這輛白色的SUV車型是美國的新能源汽車，這輛車已經(jīng)在去年第四季度實(shí)現(xiàn)了大規(guī)模的量產(chǎn)，它搭載了麥格納基于Uhnder的芯片開發(fā)的數(shù)字雷達(dá)，這款產(chǎn)品也是在數(shù)年的CES上，以及全球的評選中獲得了獎(jiǎng)項(xiàng)和關(guān)注。車輛的量產(chǎn)證明數(shù)字雷達(dá)芯片已經(jīng)具備了非常完備的狀態(tài)，通過了各項(xiàng)嚴(yán)苛的認(rèn)證，包括AEC Q104、ISO26262和ASIL B等等。另外，我們在中國率先落地的應(yīng)用場景包括2021年在招商局旗下的深圳媽灣港這樣的港口物流碼頭。大家知道運(yùn)送集裝箱這樣的場景，對于雷達(dá)來說是一個(gè)非常具有挑戰(zhàn)性的場景，必須面對非常多的干擾，而且需要24小時(shí)不間斷地工作。好在我們的數(shù)字雷達(dá)表現(xiàn)也是非常出色。

大家可能會(huì)有疑惑，既然在車輛上已經(jīng)有這么多的攝像頭，甚至激光雷達(dá)，我們?yōu)槭裁催€需要毫米波雷達(dá)呢？大家可以想象一下自己駕乘的場景，在前面一位嘉賓也提到，比如雨雪、霧霾等惡劣的天氣條件下，毫米波雷達(dá)有其獨(dú)特的穿透能力，能夠克服這些惡劣情況下的問題，包括照明不佳的場景，能夠?qū)崿F(xiàn)即使在攝像頭和激光雷達(dá)都沒有辦法全部追蹤到移動(dòng)物體的情況下，有更好的物體識別和追蹤能力。

這段視頻來自美國汽車協(xié)會(huì)，美國汽車協(xié)會(huì)致力于改善汽車安全和可靠性，在近期的一次轉(zhuǎn)彎測試中，車輛以每小時(shí)15英里的速度右轉(zhuǎn)的時(shí)候，現(xiàn)在量產(chǎn)的配備有攝像頭以及毫米波雷達(dá)的車型無一例外地撞上了行人。援引美國公路安全協(xié)會(huì)的數(shù)據(jù)，自從2009年開始，車輛碰撞行人的致死率已經(jīng)上升了51%。當(dāng)車輛時(shí)速在大于50英里運(yùn)轉(zhuǎn)以及高速運(yùn)轉(zhuǎn)的時(shí)候，行人碰撞系統(tǒng)并沒有起到任何的作用。所以大家也在講，AEB這個(gè)系統(tǒng)現(xiàn)在是對車廠提出了很高的功能規(guī)范的要求，包括IIHS（美國公路安全保險(xiǎn)協(xié)會(huì)）也在評估，需要把測試時(shí)速提升到74km/h，這樣嚴(yán)苛的實(shí)驗(yàn)條件會(huì)對整個(gè)產(chǎn)業(yè)鏈提出非常高的要求，我們對于車輛安全系統(tǒng)的設(shè)計(jì)也面臨更高的挑戰(zhàn)。

剛剛提到這些問題，是因?yàn)槟壳爸髁鞯睦走_(dá)，也就是基于模擬信號調(diào)制的產(chǎn)品，在L2、L2+甚至L3的時(shí)候，還是存在著一定的缺陷和壁壘。首先是它的分辨率比較差，對物體信息細(xì)節(jié)度獲取不足，難以形成被識別目標(biāo)的輪廓。其次是對比度比較低，很難識別大物體臨近的小物體。比方說停在隧道口或者橋底下的車輛，沿著護(hù)欄騎行的人們，以及在卡車后面突然橫穿的兒童，這樣一些大目標(biāo)對應(yīng)的小目標(biāo)，在傳統(tǒng)的模擬雷達(dá)識別過程中，會(huì)被作為一個(gè)目標(biāo)物進(jìn)行探測。第三是目前有限的目標(biāo)反射功率會(huì)使得視場角有所收窄。目前的毫米波雷達(dá)的成像點(diǎn)云豐富度還是比較有限的，所以也很難實(shí)現(xiàn)比較高質(zhì)量的成像效果。第四是隨著車輛部署雷達(dá)的不斷增加，剛才我看到一個(gè)嘉賓的分享中談到，他們目前有一套感知系統(tǒng)是5毫米波雷達(dá)的配置，Uhnder在目前在美國推出的最新量產(chǎn)車型上也是搭載了5個(gè)Tier1的數(shù)字成像雷達(dá)，實(shí)現(xiàn)了360度的毫米波環(huán)繞。隨著雷達(dá)裝配數(shù)量的增加，雷達(dá)相互之間面臨干擾問題，車廠也提出極大的訴求，急需進(jìn)行改善。

這張圖大家也比較熟悉，各種雷達(dá)有自己的優(yōu)勢和不足，相對傳統(tǒng)的毫米波雷達(dá)，4D雷達(dá)能夠提供更高質(zhì)量的點(diǎn)云成像，從而彌補(bǔ)傳統(tǒng)雷達(dá)難以識別靜態(tài)障礙物的短板。對于激光雷達(dá)來說，4D毫米波雷達(dá)也能夠?qū)崿F(xiàn)全天候、全工時(shí)工作的能力，同時(shí)也具備成本比較低的優(yōu)勢。當(dāng)然隨著高階自動(dòng)駕駛的發(fā)展，感知冗余也成為必備條件。所以我們相信各個(gè)傳感器，包括毫米波雷達(dá)、攝像頭以及激光雷達(dá)的相互融合，是未來汽車發(fā)展的必然趨勢。

數(shù)字雷達(dá)必將成為行業(yè)的趨勢，這已經(jīng)成為業(yè)內(nèi)的共識，主要是因?yàn)閿?shù)字雷達(dá)帶有抗干擾編碼調(diào)制的能力，具備信道感應(yīng)、干擾源定位、自適應(yīng)掃描、并且在時(shí)域中重建干擾者，這個(gè)已經(jīng)被通訊領(lǐng)域認(rèn)為是不可避免的一個(gè)趨勢，也是一個(gè)合乎邏輯的未來發(fā)展方向。

要滿足車廠所需要的分辨率，通常需要多達(dá)5-6顆甚至更多的芯片，包括多顆收發(fā)處理器、多顆處理器和一顆ADC芯片。我們把這套系統(tǒng)集成在一顆芯片里面，以更低的功耗、更小的尺寸，實(shí)現(xiàn)更高的可靠性、更低的價(jià)格，達(dá)到更好的性能，并且可以幫助雷達(dá)生產(chǎn)廠商實(shí)現(xiàn)可編程化和可定制化。

作為雷達(dá)技術(shù)的領(lǐng)導(dǎo)者，Uhnder率先將數(shù)字編碼調(diào)制技術(shù)引入到雷達(dá)芯片設(shè)計(jì)過程中，可以對雷達(dá)的信號在納秒尺度上進(jìn)行編碼處理。編碼技術(shù)最早來源于通訊領(lǐng)域的CDMA，CDMA可以支持多個(gè)用戶同時(shí)在同一頻段上，在同一時(shí)間進(jìn)行通訊，而且彼此之間不會(huì)受到干擾。通過對雷達(dá)數(shù)據(jù)信號軟硬件的設(shè)計(jì)，這一技術(shù)已經(jīng)能夠在汽車這個(gè)非常復(fù)雜的環(huán)境下發(fā)揮出它的優(yōu)勢。

FCM和DCM雷達(dá)的主要區(qū)別，主要在于它們傳輸?shù)男盘?。傳統(tǒng)的模擬雷達(dá)傳輸信號的短脈沖，也就是我們說的窄帶信號，通常情況下傳統(tǒng)的雷達(dá)是在帶寬為50兆赫茲的頻段下工作的，而右邊看到的這個(gè)DCM雷達(dá)，它因?yàn)閹в邪厥饩幋a序列的長脈沖，通常的工作范圍在1GHz到2GHz，也就是我們說的寬帶信號。FCM雷達(dá)的掃描方式又往往受限于MIMO數(shù)量，所以在對比度以及速度、分辨率上會(huì)有所取舍。而DCM雷達(dá)的傳輸方式，它能夠借助于波導(dǎo)天線實(shí)現(xiàn)更好的數(shù)據(jù)精度，并且不會(huì)出現(xiàn)速度模糊性的問題。

這是雷達(dá)的架構(gòu)圖，當(dāng)然還有更先進(jìn)的方式，數(shù)字雷達(dá)從雷達(dá)信號的處理角度來分析，它收集到的信號可以在CFAR之前進(jìn)行Beamforming，而且這些數(shù)據(jù)是沒有經(jīng)過施加閾值的原始數(shù)據(jù)，能夠被大大的進(jìn)行壓縮，更適合被傳送到中央處理器來進(jìn)行進(jìn)一步的處理，或者是進(jìn)行一些機(jī)器學(xué)習(xí)的算法。

這是我們和業(yè)內(nèi)一個(gè)非常著名的企業(yè)羅德施瓦茲一起做的一個(gè)針對長距雷達(dá)所采集到的稀疏陣列解決方案，紅黃表示高度，藍(lán)、紫表示動(dòng)態(tài)數(shù)據(jù)，前面的路標(biāo)和橋梁也被很明顯地識別出來，能夠讓車輛得到非常豐富的數(shù)據(jù)。

這個(gè)視頻呈現(xiàn)的是一個(gè)行人過馬路的時(shí)候，旁邊有一輛車，他能夠很好地被識別出來。

目前隨著自動(dòng)駕駛的等級不斷增加，干擾問題也在日趨凸顯.一個(gè)傳統(tǒng)的典型案例就包括在4個(gè)角上裝配有視場角比較大的角雷達(dá)，而在前后兩個(gè)長距雷達(dá)，它的視場角相對比較小一些，未來在交通上可能會(huì)成為一個(gè)雷達(dá)充斥的戰(zhàn)場，這就需要我們的雷達(dá)具有非常強(qiáng)的魯棒性，并且對干擾信號進(jìn)行規(guī)避，以及在無法規(guī)避干擾信號的情況下，進(jìn)行有效的減輕。Uhnder的雷達(dá)采用高速的數(shù)字模擬轉(zhuǎn)換器，相當(dāng)于自帶了一個(gè)頻譜分析儀，能夠很好地采集和還原數(shù)據(jù)，并且做到對干擾源的規(guī)避。芯片中也同時(shí)擁有自適應(yīng)的濾波器，能夠在幾乎不影響DCM的情況下，過濾并且消除掉多個(gè)模擬雷達(dá)的干擾信息，從而達(dá)到非常好的雷達(dá)性能效果的展現(xiàn)。

這段視頻里面展現(xiàn)的是一個(gè)裝載有高功率傳感器的車輛，在向著前面一個(gè)圓球形的目標(biāo)靠近，上方的曲線可以看到RMS的閾值在出現(xiàn)，下方經(jīng)過閾值消除以后，這個(gè)數(shù)值已經(jīng)有所下降。

最后總結(jié)一下，DCM雷達(dá)能夠做到自身魯棒性的提升，并且已經(jīng)在干擾源消除和減輕的情況下，實(shí)現(xiàn)產(chǎn)品非常好的效果，相信也會(huì)在后續(xù)智能安全駕駛環(huán)節(jié)中發(fā)揮出自己更大的特色。

如果大家對數(shù)字雷達(dá)有興趣，歡迎關(guān)注Uhnder，并且線下與交流，提前祝大家中秋、國慶快樂。

提問：這樣一個(gè)雷達(dá)需要用幾顆芯片？一輛車上需要用幾個(gè)這樣的毫米波雷達(dá)？

張勤：目前主流的芯片是單顆三發(fā)四收或更少通道，我們現(xiàn)在一顆芯片已經(jīng)實(shí)現(xiàn)12發(fā)16收的通道數(shù)，并且在這個(gè)芯片里面已經(jīng)集成了ADC和處理器。一車可以裝配5-6個(gè)毫米波雷達(dá)。