自動(dòng)駕駛發(fā)展路線圖上，應(yīng)用最廣泛的就是雷達(dá)傳感器。據(jù)恩智浦半導(dǎo)體大中華區(qū)汽車電子首席系統(tǒng)架構(gòu)師黃明達(dá)博士介紹，從基礎(chǔ)的自適應(yīng)巡航控制（Adaptive Cruise Control）或自動(dòng)緊急制動(dòng)系統(tǒng)（Automatic Emergency Breaking）功能，到第四/第五（L4/L5）級(jí)別全自動(dòng)駕駛，雷達(dá)都必不可少，而且越用越多。在第二級(jí)別（L2）自動(dòng)駕駛中，通常需要數(shù)顆雷達(dá)來實(shí)現(xiàn)，前向是長(zhǎng)距離雷達(dá)加攝像頭組合，前向橫穿預(yù)警需要兩顆前角雷達(dá)，而后向盲點(diǎn)探測(cè)系統(tǒng)（BSD）與換道輔助則需要兩顆后角雷達(dá)，這就是5顆雷達(dá)，再與多顆攝像頭組合即可實(shí)現(xiàn)360度覆蓋車輛行駛范圍。

雷達(dá)新車裝車率在2023年有望超過60%

恩智浦公司預(yù)計(jì)，到第四/第五級(jí)別自動(dòng)駕駛需要更多雷達(dá)，而且高級(jí)別自動(dòng)駕駛對(duì)雷達(dá)傳感器性能也提出更高要求。例如，4D成像雷達(dá)將在高級(jí)別自動(dòng)駕駛應(yīng)用中成為必需。所謂4D雷達(dá)，是指除了可以測(cè)量傳統(tǒng)雷達(dá)的距離、速度及水平方向角之外，還可以測(cè)量垂直方向的俯仰角度，即可以同時(shí)監(jiān)測(cè)四個(gè)核心參數(shù)。黃明達(dá)表示，4D成像雷達(dá)的主要特點(diǎn)是角度分辨率非常高，前向4D成像雷達(dá)角度分辨率可達(dá)到水平方向一度角、俯仰方向二度角的分辨率，由于分辨率高，利用4D成像雷達(dá)傳感器收集的數(shù)據(jù)，可以對(duì)路上的路障、汽車和行人等反射點(diǎn)描繪出整體輪廓，因而被稱之為成像雷達(dá)。

對(duì)于雷達(dá)裝車率，恩智浦預(yù)測(cè)，到2023年約有60%新車會(huì)裝配雷達(dá)，其中L1級(jí)別比例為40%、L2級(jí)別比例為15%、L2+級(jí)別為5%。黃明達(dá)表示，雷達(dá)市場(chǎng)高增長(zhǎng)可期，主要原因?yàn)槔走_(dá)應(yīng)用廣泛，不同級(jí)別自動(dòng)駕駛都需要雷達(dá)支持，而隨自動(dòng)駕駛級(jí)別越高，雷達(dá)應(yīng)用數(shù)量越多；另外，政策法規(guī)不斷推動(dòng)雷達(dá)的普及，全球汽車主要區(qū)域市場(chǎng)都在為實(shí)現(xiàn)更安全駕駛推薦或強(qiáng)制新車安裝AEB等系統(tǒng)。第三，隨著自動(dòng)駕駛等級(jí)的不斷提高，對(duì)雷達(dá)性能提出更高要求，而實(shí)現(xiàn)高性能雷達(dá)，往往需要多個(gè)雷達(dá)級(jí)聯(lián)來實(shí)現(xiàn)更高分辨率，這無疑將對(duì)雷達(dá)傳感器的上量起到雙重驅(qū)動(dòng)作用。

在監(jiān)管政策方面，已經(jīng)公開的消息顯示，2018年歐洲NCAP開始要求五星級(jí)安全汽車必須配置AEB系統(tǒng)，我國(guó)于2020年也要求新車只有配備AEB系統(tǒng)才能達(dá)到五星級(jí)安全，日本則在2021年要求所有新車都必須加裝前向AEB和后向AEB，美國(guó)廠商計(jì)劃在2022年對(duì)所有新車加裝AEB系統(tǒng)，而歐盟則要求2024年以后所有新車都必須加裝AEB系統(tǒng)。黃明達(dá)總結(jié)：“這些因素都會(huì)會(huì)進(jìn)一步提高雷達(dá)在汽車中的裝配率。”

雷達(dá)抗干擾

由于裝車率還不高，所以當(dāng)前車載雷達(dá)的干擾問題還不嚴(yán)重。但分析顯示，當(dāng)總裝車率達(dá)到50%以上時(shí)，雷達(dá)傳感器之間出現(xiàn)干擾的概率將大幅增加，有90%甚至更高的幾率會(huì)受到其他汽車的雷達(dá)信號(hào)干擾。

黃明達(dá)解釋，車載雷達(dá)易產(chǎn)生干擾主要由于兩個(gè)原因。第一，車載雷達(dá)頻譜集中在76至81GHz，工作在相同或交疊頻率的雷達(dá)之間具備了互相干擾的基礎(chǔ)；第二，不像移動(dòng)通信有清晰的標(biāo)準(zhǔn)和嚴(yán)格的管控，各車載雷達(dá)系統(tǒng)的波形設(shè)計(jì)往往由汽車一級(jí)供應(yīng)商根據(jù)自身系統(tǒng)和算法來設(shè)置。例如汽車會(huì)車時(shí)，前向雷達(dá)相互照射，如果雷達(dá)的發(fā)射時(shí)間和頻率相同或有交疊那么就有可能產(chǎn)生干擾。

雷達(dá)干擾對(duì)系統(tǒng)的危害主要有兩個(gè)結(jié)果：由于噪底大幅提升導(dǎo)致雷達(dá)系統(tǒng)無法識(shí)別障礙物；由于干擾信號(hào)與受干擾雷達(dá)系統(tǒng)的發(fā)射接收信號(hào)強(qiáng)相關(guān)，會(huì)產(chǎn)生一個(gè)假目標(biāo)信號(hào)，誤判前后方出現(xiàn)障礙，或可導(dǎo)致急剎等誤操作。無論哪種結(jié)果，都將威脅到車內(nèi)乘客與駕駛員的安全，所以當(dāng)雷達(dá)裝配率越來越高的時(shí)候，必須考慮解決雷達(dá)抗干擾問題。

黃明達(dá)表示，對(duì)抗雷達(dá)干擾，恩智浦有三種解決方法。第一種是在射頻前端做處理，通過判斷入射信號(hào)強(qiáng)度來鉗制干擾信號(hào)。雷達(dá)射頻前端正常接收的是自己發(fā)射出去的信號(hào)遇到障礙物以后的反射信號(hào)，而會(huì)車時(shí)對(duì)方車輛是直射信號(hào)，此時(shí)干擾信號(hào)幅度比真正有效信號(hào)幅度高很多，所以接收端會(huì)看到非常大的信號(hào)，該信號(hào)很可能會(huì)導(dǎo)致接收機(jī)射頻前端鏈路飽和，從而使接收機(jī)失效，該模式類似于相機(jī)被強(qiáng)光照射時(shí)過曝，所以可以通過前端增益調(diào)整，來控制干擾信號(hào)，防止雷達(dá)接收機(jī)前端因干擾出現(xiàn)飽和而無法工作。

第二種是在處理器上通過數(shù)字信號(hào)處理來進(jìn)行干擾檢測(cè)與消除。雷達(dá)接收機(jī)射頻前端輸出給MCU的中頻信號(hào)通常比較穩(wěn)定，當(dāng)有干擾時(shí)，中頻信號(hào)的頻率與幅值都會(huì)有明顯變化，通過高通濾波器和閾值檢測(cè)，或短時(shí)傅里葉變換，可以來判斷是否有干擾信號(hào)，判斷出干擾信號(hào)后，可以將干擾段直接去除，或者通過更復(fù)雜的數(shù)字信號(hào)處理方法將有效信號(hào)恢復(fù)。

第三種方法也是在數(shù)字域進(jìn)行處理，但策略是主動(dòng)抗擾?？梢噪S機(jī)改變雷達(dá)發(fā)射信號(hào)的頻率或發(fā)射起始時(shí)間，例如將發(fā)射信號(hào)與偽噪聲序列相乘，或者動(dòng)態(tài)調(diào)整雷達(dá)波形發(fā)射時(shí)間點(diǎn)。也可以先偵聽某頻段是否有干擾，如果無干擾再發(fā)射信號(hào)。

黃明達(dá)表示，這三種方法應(yīng)對(duì)今后幾年的雷達(dá)干擾已經(jīng)足夠，要在抗干擾的復(fù)雜性和干擾處理能力之間找到適當(dāng)?shù)钠胶恻c(diǎn)。但雷達(dá)裝配率會(huì)不斷提高，最終還是會(huì)需要更系統(tǒng)的解決方法。例如，可以借鑒通信行業(yè)的成功案例，通過技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)化，比如制定共享無線通道的接入規(guī)則來提升信道利用率，從而徹底解決雷達(dá)干擾問題。他說：“在此基礎(chǔ)上甚至可以更進(jìn)一步，我們不再把每個(gè)雷達(dá)傳感器視為獨(dú)立單元，而應(yīng)將雷達(dá)傳感器視為同一傳感系統(tǒng)中的多個(gè)單元，在這個(gè)系統(tǒng)中，不同的雷達(dá)傳感器協(xié)同工作，構(gòu)建成完整的雷達(dá)生態(tài)系統(tǒng)，用戶或自主駕駛系統(tǒng)可看到由本車?yán)走_(dá)、他車?yán)走_(dá)和路端雷達(dá)共同拼接成的一個(gè)完整圖像?！?

恩智浦雷達(dá)新解決方案

在這次媒體會(huì)上，恩智浦還發(fā)布了16納米雷達(dá)信號(hào)處理器S32R294。該處理器性能強(qiáng)大、功耗極低、尺寸小巧，非常適合為4D點(diǎn)云雷達(dá)等高性能雷達(dá)實(shí)現(xiàn)信號(hào)處理及控制功能。

據(jù)恩智浦半導(dǎo)體大中華區(qū)雷達(dá)產(chǎn)品市場(chǎng)經(jīng)理?xiàng)畈榻B，S32R294尺寸為7.5mm×7.5mm，與上一代芯片S32R274尺寸一致，但性能提高了一倍。

S32R294有兩個(gè)e200z7的Power架構(gòu)32位內(nèi)核，用于雷達(dá)信號(hào)后處理和任務(wù)調(diào)度，如超分辨算法、信號(hào)聚類，目標(biāo)追蹤等。該芯片還有一對(duì)z4內(nèi)核實(shí)現(xiàn)鎖步，用于運(yùn)行跟功能安全相關(guān)的軟件，如AUTOSAR OS, 輸出決策指令等。

S32R294內(nèi)置雷達(dá)信號(hào)加速單元，簡(jiǎn)稱SPT2.8，對(duì)雷達(dá)中頻信號(hào)的FFT、求模、峰值檢測(cè)、直方圖統(tǒng)計(jì)等最耗資源的運(yùn)算進(jìn)行硬件加速，專為調(diào)頻連續(xù)波（FMCW）雷達(dá)信號(hào)處理進(jìn)行了計(jì)算優(yōu)化和加速。

因與S32R274同屬Power架構(gòu)，S32R294具有非常高的軟件兼容性，該處理器方案中軟件復(fù)用率高達(dá)80%，降低了老客戶重復(fù)開發(fā)成本。得益于16納米制程，和上一代55納米制程的處理器相比，S32R294的功耗不到S32R274（55納米制程）的一半，功耗典型值為0.9瓦。

S32R294處理器通過了ASIL D最高級(jí)別的ISO26262認(rèn)證。該處理器有專門的硬件加密引擎CSE（Cyptographic Services Engine），可以支持安全啟動(dòng)等高階加密算法。

S32R294支持多種配置，從入門到高端的全系應(yīng)用開發(fā)均可采用一種處理器來完成，無論是一發(fā)三收、三發(fā)四收，還是六發(fā)八收等中頻信號(hào)處理，S32R294都能輕松支持。

以六發(fā)八收毫米波雷達(dá)系統(tǒng)為例，該系統(tǒng)采用恩智浦TF82系列微波集成電路（MMIC）兩片級(jí)聯(lián)來實(shí)現(xiàn)更高雷達(dá)性能，兩片MMIC芯片通過LO相連，實(shí)現(xiàn)芯片間的同步。MMIC芯片由S32R294通過SPI配置總線通道控制波形發(fā)射，接收鏈路接收到的中頻信號(hào)也是通過MIPI-CSI接口傳輸回到S32R294去做后續(xù)的信號(hào)處理。

黃明達(dá)告訴探索科技（techsugar），理論上級(jí)聯(lián)數(shù)量越多，性能越好，級(jí)聯(lián)越多對(duì)各芯片之間的同步，對(duì)板級(jí)設(shè)計(jì)的時(shí)鐘與高頻信號(hào)走線考驗(yàn)越大，完全不考慮成本的情況下，利用其他外部元器件能實(shí)現(xiàn)多于4顆射頻前端的級(jí)聯(lián)。但在不借助外部元器件的情況下，NXP的射頻前端最多可以級(jí)聯(lián)四顆，構(gòu)成一個(gè)12發(fā)16收的系統(tǒng)，從而滿足對(duì)4D成像雷達(dá)的高要求。當(dāng)然，用兩顆射頻前端級(jí)聯(lián)6發(fā)8收也能構(gòu)成一個(gè)低成本的4D雷達(dá)系統(tǒng)。

楊昌則對(duì)探索科技（techsugar）表示，在雷達(dá)處理器上，恩智浦既有Power架構(gòu)產(chǎn)品，也有Arm架構(gòu)產(chǎn)品，而且由于Arm生態(tài)更繁榮，恩智浦將會(huì)把越來越多的資源向Arm架構(gòu)雷達(dá)處理器傾斜。