軟件定義雷達研究：軟件算法和集中式處理如何提高雷達整體性能

佐思汽研發(fā)布《2024年軟件定義汽車雷達行業(yè)研究》報告。

軟件算法賦能4D雷達性能提升

軟件定義雷達是一種可通過修改或更新軟件來配置和控制雷達工作方式的雷達系統(tǒng)。其中，軟件算法不僅作用于處理環(huán)節(jié)，更直接作用于MIMO（多輸入多輸出）環(huán)節(jié)，虛擬出更多信號通道。

軟件算法賦能VS硬件提升路線

來源：佐思汽研《2024年軟件定義汽車雷達行業(yè)研究報告》

與硬件提升路線相比，軟件定義雷達可在不進行任何物理更改的情況下，用算法來提高雷達分辨率。比如Mobileye軟件定義成像雷達可通過軟件來配置，并通過OTA進行更新，改變它的接收、發(fā)射和信號處理等?；谧匝蠸oC+雷達數(shù)據(jù)算法，Mobileye的成像雷達可提供約304.8米以內(nèi)細節(jié)豐富的4D環(huán)境圖像，具備100dB的動態(tài)范圍和0.5°x 2°的角分辨率。在生產(chǎn)上，Mobileye已與啟碁科技（WNC）達成合作，預計將于2025年內(nèi)實現(xiàn)量產(chǎn)。

Mobileye軟件定義雷達

2023年11月，NXP對軟件初創(chuàng)公司Zendar Inc.投資并展開合作。利用Zendar分布式孔徑雷達技術(shù)（DAR），開發(fā)面向汽車應用的高分辨率雷達系統(tǒng)。該DAR技術(shù)通過將車輛上多個雷達傳感器的信息進行相干融合，創(chuàng)建一個更大的有效天線孔徑，從而實現(xiàn)低于0.5度角度分辨率的高分辨率成像。這一性能可用于精確繪制環(huán)境地圖，是自動駕駛系統(tǒng)的關鍵。

Zendar分布式孔徑雷達技術(shù)（DAR）提供比傳統(tǒng)雷達系統(tǒng)高20倍的性能

2022年1月，為升科與NXP聯(lián)手發(fā)布最新一代4D成像雷達方案，滿足L3級以上自動駕駛感知需求。采用為升科的信號處理算法，不僅實現(xiàn)小于1度的角度分辨率，實現(xiàn)300米測距，20FPS數(shù)據(jù)速率輸出，每秒可生成8萬個點云。針對海量數(shù)據(jù)的處理，為升科也在利用AI技術(shù)實現(xiàn)目標分類。

為升科（CubTEK）與NXP合作開發(fā)的4D成像雷達

雷達原始數(shù)據(jù)向集中式處理發(fā)展，借助MIPI A-PHY解鎖高速率傳輸

在集中式處理方法下，由于所有傳感器的原始數(shù)據(jù)都在一個中心點進行合并，數(shù)據(jù)進行融合時不會丟失關鍵信息。由于不在前端進行處理，毫米波雷達傳感器模塊大大簡化，從而縮小尺寸，降低功耗和成本。

雷達原始數(shù)據(jù)集中化處理的優(yōu)勢

比如，安霸于2022年12月發(fā)布中央域控4D成像毫米波雷達架構(gòu)。不僅可以集中處理原始毫米波雷達數(shù)據(jù)，也可與其它傳感器輸入，例如攝像頭、激光雷達和超聲波，進行深入的底層融合。采用傲酷 AI算法創(chuàng)建虛擬天線陣列，使得MMIC（單片微波集成電路）的數(shù)量大幅減少，同時實現(xiàn)了極高的0.5度方位角和俯仰角分辨率，且在前端無需接雷達處理器。由于不需要邊緣端的雷達處理，避免了信息過濾和傳感器信息損失。

安霸中央域控4D成像毫米波雷達

在朝向上述集中式架構(gòu)過渡時，需要在整個車輛中實現(xiàn)高速鏈路：該架構(gòu)依賴于車輛的以太網(wǎng)骨干網(wǎng)。但一些制造商也在推動MIPI A-PHY作為以太網(wǎng)替代方案。

例如Valens于2023年9月聯(lián)合韓國Smart Radar System（SRS）公司展示了利用MIPI A-PHY技術(shù)實現(xiàn)集中化處理的案例。

MIPI A-PHY是一種標準化的高速傳輸技術(shù)，具備高帶寬、低延遲和可靠性等特點。Valens憑借符合A-PHY標準的芯片組VA7000，提供高速、可靠和安全的數(shù)據(jù)傳輸解決方案。例如，在處理高帶寬原始數(shù)據(jù)和傳輸高速數(shù)據(jù)時，快速SPI作為一種外設設備通信的接口技術(shù)，能夠?qū)崿F(xiàn)動態(tài)調(diào)制信號和快速啟動，為數(shù)據(jù)傳輸提供高效保障。

通過將MIPI A-PHY技術(shù)融入其雷達系統(tǒng)中，Valens使12部MMIC雷達的原始數(shù)據(jù)能夠高效傳輸?shù)街醒胩幚韱卧M行分析和處理。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)或自動駕駛等應用，例如目標檢測、跟蹤和決策。

Valens利用MIPI A-PHY技術(shù)實現(xiàn)雷達原始數(shù)據(jù)集中處理

除Smart Radar System公司外，Intron旗下的一家中國公司G-Pulse也在基于A-PHY，利用Valens的VA7000芯片組系列，創(chuàng)建一種具有集中處理功能的4D毫米波雷達。這種軟件定義的雷達能通過UTP線纜運行，可實現(xiàn)低成本和低能耗。