Autonomes Fahren hat sich in den letzten Jahren zum derzeit heißesten Thema entwickelt . Mit der Entwicklung der autonomen Fahrtechnologie hat auch Millimeterwellenradar , einer ihrer Schlüsselsensoren , große Aufmerksamkeit erlangt. Doch derzeit dominieren ausländische Riesenunternehmen die Entwicklung der globalen Millimeterwellenradarindustrie. Unter ihnen ist Continental ARS540 mit neun führenden absoluten Vorteilen führend in der globalen Millimeterwellenradartechnologie.
Im Bild: Continental ARS540 Zunächst einmal ist ARS540 das Millimeterwellenradar mit der höchsten Auflösung. Der Horizontlängengrad Azimut oder die horizontale Auflösung erreicht 1,2°. Die meisten Millimeterwellenradargeräte haben eine horizontale Auflösung von nur 5°. ARS540 ist ein gewöhnlicher Millimeter -Wellenradar mit horizontaler Auflösung. 5-fache Geschwindigkeit. Zweitens ist ARS540 ein Millimeterwellenradar, das tatsächlich die Höhe des Ziels messen kann, d. h. seine vertikale Auflösung ist relativ hoch und erreicht 2,3°.
Das Bild zeigt: Die Höhenmessung von ARS540. Drittens beträgt die effektive Entfernung von ARS540 bis zu 300 Meter, wenn das horizontale Sichtfeld (FOV) 100° beträgt, und die effektive Entfernung anderer Millimeterwellenradargeräte kann 250 Meter erreichen. aber das Sichtfeld wird auf nur 8-10° reduziert, viel niedriger als die 100° des ARS540. Viertens ist ARS540 ein Millimeterwellenradar, das Bilder ausgeben kann. Continental nennt es Rdar Detection Image Output RDI, und seine Wirkung kommt der von 8-Zeilen-Lidar nahe. Fünftens nutzt ARS540 die Mikro-Doppler-Technologie, ein Millimeterwellenradar, das VR U von gefährdeten Verkehrsteilnehmern (wie älteren Menschen und Kindern) erkennen kann . Sechstens ist ARS540 ein Millimeterwellenradar, das die SAR-Technologie mit synthetischer Apertur nutzt, um die Auflösung im Nahbereich zu verbessern. Innerhalb einer Reichweite von 10 Metern kann ARS540 die SAR-Technologie nutzen, um die Winkelauflösung zu verbessern. Siebtens ist ARS540 ein Millimeterwellenradar, das statische Ziele nicht filtert. Derzeit filtern die meisten Millimeterwellenradare statische Ziele heraus, um die Fehlalarmrate zu reduzieren. ARS540 hat eine ultrahohe Auflösung und kann gleichzeitig die Höhe von Objekten erkennen. Die Fehlalarmrate ist stark reduziert, also statisch Ziele bleiben erhalten. Achtens ist ARS540 ein Millimeterwellenradar, das in der Lage ist, Flugbahnen in komplexen Verkehrsszenarien zu verfolgen und vorherzusagen. Neuntens kann ARS540 versteckte Fahrzeuge erkennen. Die Wahrscheinlichkeit, dass ARS540 versteckte Fahrzeuge erkennt, ist von 40 % beim fortschrittlichsten Produkt ARS430 der vorherigen Generation auf 80 % gestiegen, während die meisten Millimeterwellenradargeräte nur 20 % erreichen können.
Versteckte Fahrzeuge erkennen (Flotte)
Hinter der absoluten Spitzenleistung des ARS540 steht sein komplexes Design.
Das Bild zeigt das Strukturdiagramm von ARS540. In Bezug auf die Struktur nimmt ARS540 die Form von 4 Kaskadenteilen an, und 4 Teile des 77-GHz-Millimeterwellenradar- Transceivers (dh MMIC) MR3003 von NXP sind kaskadiert. 16 Empfänger. Derzeit Die meisten Millimeterwellenradare verwenden Einzelchip-Transceiver, normalerweise nur 3 Sender und 4 Empfänger, also nur 12 virtuelle Kanäle, während ARS540 bis zu 192 virtuelle Kanäle hat und die Auflösung erheblich verbessert wird. Es kann als Bildradar bezeichnet werden.
Das Bild zeigt die Bildradaranmerkung; Bildquelle: NXP Die meisten Millimeterwellenradare befinden sich derzeit in der ersten Stufe, also einem MMIC. Derzeit werden die meisten Vorwärts-Haupt-Millimeterwellenradare hauptsächlich von Continental und Bosch monopolisiert . Die Low-End-Modelle verwenden Continentals ARS4B, ARS408 oder ARS410. Der Kern ist ein älterer NXP-Transceiver MR2001, wie zum Beispiel das Tesla Model 3. Die Es wird das billigste ARS4B verwendet, dessen effektive Entfernung höchstens 170 Meter beträgt. Lokale chinesische Marken verwenden meist ARS410 mit einer effektiven Entfernung von 250 Metern. Ausländische High-End-Modelle verwenden ARS510, dessen Kern ein Teil des neuesten MR3003 ist. Bosch vermarktet MRR1 PLUS hauptsächlich in China und verwendet den separaten Transceiver RRN7745P/RTN7735P von Infineon . Der Langstrecken-LRR4 verwendet ein Stück MR2001.
Das Bild zeigt das schematische Diagramm des MR2001-Systems. MR2001 ist das Produkt der vorherigen Generation von MR3003 und außerdem der am weitesten verbreitete Langstrecken-Millimeterwellen-Radar-Transceiver, der von Bosch, Continental, Aptiv und Autoliv verwendet wird.
Das Bild zeigt das interne Rahmendiagramm von MR3003. Aus den beiden obigen Bildern können wir ersehen, dass MR3003 im Vergleich zu MR2001 große Änderungen aufweist. Erstens integriert MR3003 einen ADC, also eine Analog-Digital-Umwandlung. MR2001 muss gefiltert werden ein Tiefpassfilter zur Übertragung der analogen Daten an die MCU . Nach der Neuverarbeitung kann das Signal verloren gehen, was sich auf die Genauigkeit auswirkt. MR3003 integriert die ADC - Konvertierung, platziert den ADC nicht mehr in der MCU und verwendet MI PI CSI 2 oder LVDS Ausgabe, die eine hohe Bandbreite ausgeben kann und die Grundlage für die Bildausgabe bildet. Außerdem wird das Signal-Rausch-Verhältnis, also die Auflösung und Genauigkeit, verbessert. Das zweite ist die Hinzufügung eines funktionalen Sicherheitsmoduls. Auch hier ist die PLL-Phasenregelkreisschaltung anstelle des externen VCO wie beim MR2001 integriert. Geringere Kosten und höhere Zuverlässigkeit. Schließlich ist MR2001 ein Antennendesign mit 4 Sende- und 3 Empfangsantennen, und MR3003 ist ein Antennendesign mit 3 Sende- und 4 Empfangsantennen. In Bezug auf MCU übernimmt ARS540 auch eine neue Generation von S32R274, während diejenige, die MR2001 entspricht, im Allgemeinen MPC5773 ist.
Das Bild zeigt das interne Rahmendiagramm von S32R274. S32R274 verwendet ein Drei-Kern-Design, zwei e200z7260 sind für die Berechnung verantwortlich und ein e200z420 ist für die Sicherheit verantwortlich. Bis zu Sicherheitsanwendungen auf ASIL-D-Niveau. Es verfügt über die größte Flexibilität in Bezug auf die Kommunikationsschnittstelle, die weitaus stärker ist als die vorherige Produktgeneration. Erstens verfügt es über eine verbesserte Unterstützung für Ethernet , verfügt über Ethernet MAC, unterstützt mehr als 100 Mio. Ethernet RGMII und kann Bilder ausgeben. Es gibt ein Paar Flexray-Buskanäle, die 128-Bit-Informationspufferung unterstützen. Es gibt drei flexible CANs , die CAN-FD unterstützen können. Es gibt auch serielle Zipwire-Hochgeschwindigkeitskommunikation mit bis zu 320 Mbit/s. Der Standardausgang ist weiterhin CAN und der optionale Ausgang ist Ethernet.
Schematische Darstellung der Radarsignalverarbeitung; Bildquelle: NXP- Algorithmus , hauptsächlich zur Stärkung von CPI und DOA. Chirp ist Chirp (Aussprache: „Zhoujiu“). Es ist ein Begriff aus der Codierimpulstechnik der Kommunikationstechnik . Er bedeutet, dass beim Codieren eines Impulses dessen Trägerfrequenz innerhalb der Impulsdauer linear ansteigt. Wenn der Impuls erreicht wird Audio-Site wird ein Geräusch zu hören sein, das wie das Zwitschern eines Vogels klingt, daher der Name „Zwitschern“. FFT ist Fast Fourier Transform und CFAR ist die Abkürzung für Constant False- Alarm Rate . Wenn sich bei der Radarsignalerkennung die Intensität externer Störungen ändert, kann das Radar seine Empfindlichkeit automatisch anpassen, um die Fehlalarmwahrscheinlichkeit des Radars unverändert zu lassen. Empfänger mit dieser Eigenschaft werden als Daueralarmempfänger bezeichnet. Der DOA-Schätzalgorithmus (Direction of Arrival) ist der Kern. Dieser Algorithmus erfordert normalerweise eine relativ hohe Rechenleistung. Die Power-Architektur von NXP oder Freescale ist besser geeignet und die ARM-Architektur ist teurer. DOA-Schätzung (oder Schätzung der Ankunftsrichtung): Das empfangene Signal wird einer räumlichen Fourier-Transformation unterzogen (der Unterschied zwischen räumlicher Fourier-Transformation und diskreter Zeit-Fourier-Transformation besteht darin, dass die Summe der räumlichen Fourier-Transformation die Elementraumposition m ist, während die Die Summenvariable der Zeitbereichs-Fourier-Transformation ist die diskrete Zeit n), und dann wird das Quadrat des Moduls erhalten, um das räumliche Spektrum zu erhalten, und die Ankunftsrichtung des Signals wird geschätzt (die Phase φ entspricht dem Maximalwert von). das räumliche Spektrum und berechnen Sie dann gemäß der Definition φ=2π dsi nθ/λ θ). Der ARS540 verfügt über ein Dual-MCU-Design, nämlich zwei S32R274. Jeder S32R274 ist mit zwei MR3003 verbunden. In gewisser Weise entspricht ARS540 4 ARS510-Radargeräten in einer Box. Diese Schwierigkeit ist viel höher als die eines Radars. Radar ist eine Ultrahochfrequenzkomponente, und es ist leicht, sich gegenseitig zu stören. Viele der Tricks können nicht durch Computersimulation gelöst werden. Dazu ist eine langfristige Ansammlung von Erfahrung erforderlich . Nein nur Hochfrequenzelektronik _Erfahrung auf diesem Gebiet, aber auch Erfahrung im Bereich Materialien und mechanische Strukturen. Das ARS540 ist außerdem das erste in Serie gefertigte mmWave-Radar mit kaskadiertem Design. Nicht nur das Design ist sehr anspruchsvoll, sondern auch der Produktionsprozess. Die Dicke des Materials der Hülle beeinflusst die Leistung des Radars. Dies führt zu einer großen Herausforderung im Produktionsprozess der Radarkonsistenz. Viele Bereiche können nur sein Dieses Problem lässt sich durch Erfahrungsakkumulation lösen. In China mangelt es nicht an exzellenten Designern, erfahrene Mitarbeiter an vorderster Front fehlen jedoch gänzlich. Mit der zunehmenden Leistung von Millimeterwellenradaren ist der Status von Lidar, insbesondere von 4-Linien-Lidar, zunehmend gefährdet. Werden in Zukunft 6 oder 8 Einheiten kaskadiert, stellt das Millimeterwellenradar eine Gefahr für das 16-zeilige Lidar dar. Gleichzeitig hat das Millimeterwellenradar auch einen überwältigenden Vorteil in Bezug auf Kostenleistung und Fahrzeugspezifikationen, was bedeutet, dass sich Lidar in Zukunft auf die Verbesserung seiner Auflösung konzentrieren muss, um seine Position sicherzustellen.