為什么集中式處理雷達系統(tǒng)能夠?qū)崿F(xiàn)更高的性能和效率？

相機和雷達都是實現(xiàn)汽車和自動駕駛系統(tǒng)的環(huán)境感知和障礙物檢測的常見傳感器技術(shù)。多年來，攝像頭已經(jīng)從電子控制單元（ECU）中分離出來，CCD或CMOS的原始數(shù)據(jù)直接發(fā)送到集中處理單元。但是，雷達的架構(gòu)遠遠沒有攝像頭那么先進。迄今為止，處理MCU通常嵌入在雷達模塊本身中。盡管這對于傳感器融合來說并不理想，但由于雷達產(chǎn)生的海量數(shù)據(jù)和快速的控制需求，這是必要的。直到最近，還沒有一種能夠高效處理這種數(shù)據(jù)傳輸的連接技術(shù)。

2020年發(fā)布的MIPI A-PHY標準具有高可靠、高耐用、高帶寬、低延遲等優(yōu)點。其采用不僅可以提升車內(nèi)傳感器連接的性能和能力，實現(xiàn)高速、遠距離的傳感器連接，還能夠滿足車輛內(nèi)部傳感器之間的數(shù)據(jù)傳輸需求。如今，MIPI A-PHY新標準作為一種高性能、長距離、可靠的汽車級連接技術(shù)，正在迅速受到行業(yè)的關(guān)注和應(yīng)用。

Valens是一家無晶圓廠半導體公司，致力于提供卓越的高性能、高速、遠距離和無誤差連接技術(shù)，為集中式處理雷達提供支持。Valens的連接解決方案能夠提供快速的串行外設(shè)接口(SPI)、高下行帶寬和利用現(xiàn)有車輛內(nèi)部無屏蔽基礎(chǔ)設(shè)施的能力，將為汽車行業(yè)的雷達實施開啟新時代。

變革性雷達架構(gòu)盡顯諸多系統(tǒng)優(yōu)勢

傳統(tǒng)上雷達系統(tǒng)采用邊緣處理方式進行數(shù)據(jù)處理，需要在雷達傳感器附近安裝處理器和計算單元，這增加了系統(tǒng)的復雜性和成本。這是因為目前還沒有一種連接技術(shù)能夠同時滿足下行數(shù)據(jù)傳輸所需的帶寬和上行控制數(shù)據(jù)的傳輸需求。

雷達產(chǎn)生大量的數(shù)據(jù)，達到了數(shù)TB。長期以來，連接解決方案一直在努力將這些數(shù)據(jù)傳輸?shù)街醒胗嬎銌卧?，導致雷達供應(yīng)商不得不在雷達本身內(nèi)部加入處理器元件。將處理能力加入雷達中增加了成本、復雜性和尺寸，這使得雷達位于車輛中的易受損位置。

在控制方面，雷達供應(yīng)商傳統(tǒng)上依賴于100Mbps以太網(wǎng)，甚至是CAN總線來提供控制數(shù)據(jù)。然而，在這些低帶寬連接上，供應(yīng)商不得不在邊緣處理雷達產(chǎn)生的大量數(shù)據(jù)，并將低帶寬的處理后數(shù)據(jù)發(fā)送到集中式的電控單元。優(yōu)化后的翻譯保持了原文的準確性和流暢度，同時更加簡潔明了地表達了句子的含義。

Valens的VA7000芯片組系列提供了前所未有的帶寬——在非屏蔽雙絞線（UTP）通道上為4Gbps，在屏蔽通道上為8Gbps，并且有明確的產(chǎn)品路線圖發(fā)展至16Gbps。它可以達到高達40MHz的SPI速率，完全足夠處理集中式架構(gòu)所需的上行控制數(shù)據(jù)。

Valens芯片組還提供了額外的優(yōu)勢。在汽車中，原始數(shù)據(jù)和電源通常密不可分。傳感器捕獲的原始數(shù)據(jù)需要通過電源系統(tǒng)進行傳輸和處理，以便進一步分析、處理和利用。而集中式處理方式可以集中供電，簡化系統(tǒng)電源管理，不僅可以提高能源利用效率并降低能耗，還可以提升雷達系統(tǒng)的可靠性和性能。

集中式處理雷達系統(tǒng)提供了傳統(tǒng)雷達架構(gòu)所不具備一系列優(yōu)勢，在雷達系統(tǒng)設(shè)計方面實現(xiàn)了硬件/軟件分離、PoDL（數(shù)據(jù)線供電）、更小的雷達尺寸和更低的成本，共同促成了一種全新而創(chuàng)新的雷達架構(gòu)。

硬件/軟件分離可以使系統(tǒng)設(shè)計更加靈活，在不更改硬件的情況下實現(xiàn)軟件更新或升級，從而獲得更便捷的維護和擴展性。

PoDL技術(shù)通過單根電纜或線路傳輸電源和數(shù)據(jù)，能夠使雷達傳感器的布線更加高效和簡化，減少多根電纜和多個連接器的需求。

集中式處理原始雷達數(shù)據(jù)可以實現(xiàn)更緊湊的雷達系統(tǒng)設(shè)計，從而使其物理尺寸更小，更有利于在空間有限的車輛或設(shè)備中集成雷達系統(tǒng)。

通過采用集中式處理方法，并利用硬件/軟件分離和PoDL等技術(shù)，可以簡化系統(tǒng)設(shè)計、減少組件數(shù)量同時優(yōu)化生產(chǎn)和維護流程，有助于降低雷達系統(tǒng)的總成本。

值得一提的是，創(chuàng)新的雷達系統(tǒng)設(shè)計方法實現(xiàn)了一種“Raw Data + Power”架構(gòu)。這里的原始數(shù)據(jù)是各種傳感器（攝像頭、雷達、激光雷達等）獲取的未經(jīng)處理或轉(zhuǎn)換的數(shù)字或模擬數(shù)據(jù)，包括汽車周圍環(huán)境（道路、障礙物、交通標志等）的信息。

而電源包括為傳感器、控制單元、執(zhí)行器和其他電子設(shè)備提供電能，確保這些設(shè)備能夠正常運行的電源系統(tǒng)。將原始數(shù)據(jù)和電源結(jié)合在一起，形成了一種支持汽車的感知、控制和功能實現(xiàn)的創(chuàng)新架構(gòu)。

更重要的是，在簡化雷達系統(tǒng)的同時，升級到集中式處理雷達系統(tǒng)仍可以繼續(xù)使用現(xiàn)有的UTP（非屏蔽雙絞線）線束進行數(shù)據(jù)傳輸，而不需要更換整個線束系統(tǒng)，從而節(jié)省了成本和工作量。

為什么是A-PHY？

事實上，如Smart Radar Systems（SRS）CTO Yong Jae Kim所說：“由于缺乏高效的連接技術(shù)，雷達不得不在邊緣處實現(xiàn)內(nèi)置處理功能，這給系統(tǒng)設(shè)計增加了成本和復雜性。MIPI A-PHY技術(shù)正在改變這一狀況，通過大幅提高鏈路帶寬和距離，該技術(shù)將為汽車行業(yè)創(chuàng)造一代新的集中式雷達。”

MIPI聯(lián)盟制定的MIPI A-PHY標準具有卓越的電磁兼容性（EMC）、超高帶寬、能簡化汽車架構(gòu)和保障端到端安全等優(yōu)點；還可實現(xiàn)衛(wèi)星雷達架構(gòu)的集中處理，擺脫昂貴且復雜的單獨處理，成為未來雷達必不可少的技術(shù)之一。

這就是標準對行業(yè)進步的重要作用，例如，汽車領(lǐng)域的創(chuàng)新者降低了線束復雜性、重量和總連接成本。而首家推出符合MIPI A-PHY標準的芯片組——VA7000系列，并在全球范圍內(nèi)的汽車上實現(xiàn)了規(guī)模應(yīng)用的公司正是Valens。Valens芯片組在全球范圍內(nèi)引起了極大的關(guān)注。VA7000在數(shù)字信號處理系統(tǒng)（DSP）中采用了獨特的噪聲消除機制，在抗EMI方面具有顯著優(yōu)勢，因此即使在嘈雜的汽車環(huán)境中也能保證傳輸鏈路的穩(wěn)定性。

MIPI聯(lián)盟的A-PHY究竟能解決什么問題？A-PHY是一種具有變革性、標準化的高速傳輸技術(shù)，主要用于汽車領(lǐng)域的高級駕駛輔助系統(tǒng)（ADAS）、自動駕駛系統(tǒng)（ADS）和車內(nèi)信息娛樂系統(tǒng)（IVI）。其變革性意義在于，它提供了一種統(tǒng)一的解決方案，有助于汽車行業(yè)滿足高帶寬、低延遲和可靠性要求。A-PHY標準化可以實現(xiàn)不同廠商和設(shè)備之間的互操作性，促進整個行業(yè)的發(fā)展和創(chuàng)新。

A-PHY正在改變傳感器的連接方式。在當前的架構(gòu)中，通常會使用專有橋接技術(shù)或組件來連接或橋接不同的系統(tǒng)、設(shè)備或接口，從而在特定情境下擴展其功能或能力。而A-PHY的出現(xiàn)提供了一個標準化的協(xié)議，使得傳感器之間的連接變得更加靈活和便捷，從而提升數(shù)據(jù)傳輸和通信的功能。

MIPI A-PHY正在改變這種情況，它提供了一個標準化的協(xié)議，用于連接不同的系統(tǒng)、設(shè)備或接口，旨在實現(xiàn)數(shù)據(jù)傳輸和通信功能的擴展。在過去，由于使用了專有技術(shù)或組件，不同系統(tǒng)和設(shè)備之間的連接存在著不同的標準和限制，導致了功能的限制和兼容性的問題。而MIPI A-PHY的標準化協(xié)議可以解決這些問題，使得不同系統(tǒng)、設(shè)備和接口之間的連接更加靈活和通用，從而實現(xiàn)數(shù)據(jù)傳輸和通信功能的擴展。

MIPI A-PHY還提供了額外的好處。公司可以創(chuàng)建內(nèi)部集成了A-PHY的傳感器，從而完全消除了橋接解決方案的需求。通過在傳感器中集成A-PHY，這些傳感器可以直接與其他設(shè)備和系統(tǒng)進行連接，無需額外的橋接設(shè)備，從而簡化了系統(tǒng)的設(shè)計和實現(xiàn)過程。

解決連接挑戰(zhàn)如何更進一步？

利用符合A-PHY標準的芯片組，Valens能夠提供高速、可靠和安全的數(shù)據(jù)傳輸解決方案，滿足汽車行業(yè)對于高帶寬、低延遲和穩(wěn)定性的需求。其創(chuàng)新能力和技術(shù)優(yōu)勢也成就了Valens在駕駛輔助技術(shù)領(lǐng)域的領(lǐng)先地位。

面對連接挑戰(zhàn)，Valens的技術(shù)能力和特點有助于提高連接性能和簡化連接方案，滿足不同應(yīng)用場景的需求。例如，高帶寬原始數(shù)據(jù)的處理和傳輸高速數(shù)據(jù)的能力需要通過多個MMIC（微波集成電路）和增加中頻帶寬來實現(xiàn)，快速SPI是一種用于外設(shè)設(shè)備通信的接口技術(shù)，它能夠?qū)崿F(xiàn)動態(tài)調(diào)制信號和快速啟動。

此外，Valens還通過單根電纜和連接器為設(shè)備提供電源。這種高帶寬數(shù)據(jù)處理、快速通信接口和電纜供電等方面的綜合能力有助于提高連接性能和簡化連接方案，滿足不同應(yīng)用場景的需求。

上面提到的SRS是一家汽車雷達技術(shù)公司，專注于開發(fā)智能雷達解決方案，提供針對自動駕駛、ADAS和智能交通應(yīng)用的先進雷達系統(tǒng)和技術(shù)。它已將MIPI A-PHY技術(shù)嵌入在雷達系統(tǒng)中，將來自12個MMIC雷達的原始數(shù)據(jù)傳輸?shù)街醒胩幚韱卧M行分析和處理，實現(xiàn)了高效的數(shù)據(jù)傳輸和處理能力。這些經(jīng)過分析和處理的數(shù)據(jù)適用于汽車安全系統(tǒng)或自動駕駛等應(yīng)用，例如目標檢測、跟蹤和決策。

上述方法可以對雷達數(shù)據(jù)進行更高效和更協(xié)調(diào)的處理，提高整體性能和功能。其實現(xiàn)的優(yōu)勢包括：采用MIPI A-PHY連接技術(shù)開發(fā)面向集中式處理的精簡雷達設(shè)計；將雷達的原始數(shù)據(jù)傳輸至集中式電控單元（ECU），實現(xiàn)高效數(shù)據(jù)傳輸；利用快速SPI進行雷達管理。

結(jié)束語

MIPI A-PHY的應(yīng)用正在為汽車行業(yè)帶來革命性的進步，解決傳統(tǒng)雷達系統(tǒng)的成本和復雜性問題。通過將數(shù)據(jù)傳輸?shù)街醒胩幚韱卧M行集中分析和處理，可以在實現(xiàn)雷達數(shù)據(jù)更高效和協(xié)調(diào)處理的同時，提高雷達系統(tǒng)的整體性能和功能。

Valens符合MIPI A-PHY標準的芯片的應(yīng)用將為汽車行業(yè)創(chuàng)新賦能，也令新一代集中式雷達占得了先機。在解決連接挑戰(zhàn)方面，Valens的技術(shù)能力和優(yōu)勢正在幫助行業(yè)提高連接性能和簡化連接方案，滿足不同應(yīng)用場景迫在眉睫的關(guān)鍵需求。