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汽车智能化浪潮下,雷达芯片技术如何迭代?

2024/12/10 08:16
芝能智芯出品

随着智能汽车的智能驾驶水平的持续攀升,毫米波雷达技术,曾经因分辨率低而被边缘化,如今却在汽车智能化转型中崭露头角,成为关键角色。


我们将深入探讨雷达技术在汽车领域的复兴历程,详细分析其技术特性、应用场景的演变,以及与摄像头、激光雷达等其他感知技术的融合趋势。通过剖析毫米波雷达技术的发展脉络。




Part 1

汽车智能化浪潮中
雷达技术的核心趋势分析


● 从边缘到核心:毫米波雷达技术的地位转变



在汽车技术的演进历程中,毫米波雷达技术的角色发生了翻天覆地的变化,由于分辨率相对较低,毫米波雷达在汽车感知技术领域并未得到足够的重视,其应用场景较为有限。


毫米波雷达已成为实现智能驾驶和自动驾驶功能不可或缺的关键组成部分。这种地位的转变,主要源于自动驾驶对环境感知精度、可靠性和多场景适应性的严苛要求。


在复杂的交通环境中,雷达能够在不同天气条件(如雨、雾、雪等)和光照条件下稳定工作,有效探测周围物体的距离、速度和角度等信息,为车辆决策系统提供了重要的依据。


毫米波雷达基于无线电波传播原理工作,通过连续无线电传输,利用频率随时间的变化模式,实现对目标物体的探测,毫米波雷达具有独特的优势。


其能够固有地检测多普勒或频移,从而精确计算物体的距离、方向和速度,这构成了车辆执行多项智能驾驶功能的基础要素。



毫米波雷达技术呈现出多样化的发展趋势,主要包括远程雷达(LRR)、中程雷达(MRR)和短程雷达(SRR)等类型,功能细分使得雷达系统能够在车辆的不同位置和行驶场景中发挥针对性的作用,提升了整体感知系统的性能和可靠性。


● 远程雷达(LRR):实现300米范围内的远距离物体检测,用于自适应巡航控制(ACC)和自动紧急制动(AEB)


● 中程雷达(MRR):覆盖150米范围,支持交叉路口预警和车辆靠近检测。


● 短程雷达(SRR):聚焦车辆周边环境,用于盲点检测、车道变更辅助等功能。



传统毫米波雷达仅提供距离、方向和速度信息,而新一代4D成像雷达增加了高度维度,显著提升了目标识别能力。


与摄像头和激光雷达相比,4D雷达的最大特点在于能够生成更高分辨率的点云数据,从而有效区分车辆、行人和建筑物等物体,为自动驾驶提供更精确的环境感知。



毫米波雷达技术并非孤立发展,而是与摄像头、激光雷达等其他感知技术紧密融合,共同构建多模态感知体系。


 摄像头具有信息丰富、分辨率高的特点,能够识别物体的颜色、形状等细节信息,但在恶劣天气和光照条件下性能会大幅下降;


 激光雷达则能够提供高精度的三维点云信息,对环境感知的精度较高,但成本相对较高且在某些特殊天气条件下也存在局限性。


 毫米波雷达对光照和天气条件不敏感,可靠性高。


因此,将雷达与摄像头、激光雷达相结合,可以充分发挥各自的优势,实现优势互补。


 在复杂的城市道路环境中,摄像头和激光雷达可以提供丰富的视觉信息,识别交通标志、车道线和行人等物体,


 而毫米波雷达则可以在恶劣天气或远距离探测场景中发挥关键作用,确保车辆对周围环境的全面感知和准确判断,多模态感知体系的构建,是汽车智能化发展的重要趋势,有助于提升自动驾驶系统的安全性和可靠性。


● 车辆智能化需求:自动驾驶技术的发展要求感知系统具备更高的精度与可靠性。雷达通过多模态融合(雷达+摄像头+激光雷达),满足了不同场景下的环境感知需求。


● 人工智能的进步:AI驱动的传感器数据处理大幅提升了雷达的信息处理效率,尤其是点云数据的生成与解读能力。


● 硬件技术升级:调频连续波(FMCW)雷达的普及显著降低了误报率,并实现了多物体的同时检测。



Part 2

趋势拓展:
毫米波雷达技术驱动的
汽车智能化变革与应对策略


随着雷达技术在汽车领域的广泛应用,汽车架构正朝着软件定义汽车的方向加速重塑。


为了实现更高级别的自动驾驶功能,车辆需要处理海量的感知数据,并进行实时决策和控制,汽车具备强大的计算能力和高度灵活的软件架构。


雷达预处理算法逐渐从传统的传感器节点向集中式的高性能计算平台(如区域控制器和算力平台)转移,使得汽车能够更高效地整合和处理来自多个雷达传感器的数据。


软件定义汽车的架构也为雷达技术的升级和功能扩展提供了便利,通过软件更新即可实现对雷达性能的优化和新功能的添加,大大缩短了技术迭代周期,降低了硬件更新成本。



●  4D成像雷达的普及:下一代雷达将以更高的分辨率和可靠性成为ADAS和自动驾驶的标配。其应用不仅限于外部感知,还将扩展至车内,例如乘员监控和安全功能。


●  AI与传感器的深度结合:通过AI训练,雷达将进一步增强数据处理能力,例如预测目标行为和动态路径规划。同时,AI优化的雷达系统将推动成本降低,使其更加普及化。


● 模块化与可扩展性:未来的雷达系统将更加模块化,可根据不同车辆和场景需求调整功能与范围。这种灵活性有助于降低研发与生产成本,同时提升市场竞争力。



雷达技术的发展不仅改变了汽车的技术架构,还对整个汽车行业生态产生了深远的影响。


● 在产业链上游,雷达传感器的研发和生产成为了关键环节,吸引了众多科技企业和半导体厂商的参与,传统的芯片设计公司加大了对雷达芯片的研发投入,推出了一系列高性能、低功耗的雷达芯片产品;新兴的雷达技术初创企业也不断涌现,带来了创新的雷达技术解决方案。


● 在产业链中游,车企将雷达技术与其他汽车系统进行深度集成,优化整车的性能和安全性,需要有更强的系统集成能力和软件开发能力,同时也促进了汽车零部件供应商与科技企业之间的合作与协同。




小结


汽车智能化浪潮正以前所未有的速度席卷整个汽车行业,毫米波雷达技术作为其中的关键驱动力之一,其发展和应用将对汽车的未来产生深远影响。

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