Präzisions-Leiterplattenherstellung, Hochfrequenz-Leiterplatten, mehrschichtige Leiterplatten und Leiterplattenbestückung.
Leiterplatte Blog
Die Geschichte des fahrzeugmontierten Millimeterwellenradars
Leiterplatte Blog
Die Geschichte des fahrzeugmontierten Millimeterwellenradars

Die Geschichte des fahrzeugmontierten Millimeterwellenradars

2022-10-14
View:94
Author:iPCB

Am Juni 22, 1941, Nazi-Deutschland konnte trotz des Verlustes von Flugzeugen und 2585-Piloten die Luftherrschaft des Ärmelkanals immer noch nicht erlangen, geschweige denn, die britischen Boden- und Seestreitkräfte durch Luftangriffe zu stören. Sie musste den "Sea Lion Plan" aufgeben, um Großbritannien einzudringen. Der britische Luftkrieg, der mehr als ein Jahr dauerte, endete mit der Niederlage Nazideutschlands. The reason why Britain was able to withstand the attack of the German chariot and win the British air war (mainly because the chariot could not cross the sea) was that, Neben der großen Rolle von Sternenjägern wie "Spitfire" und "Hurricane", Es gab auch einen großen Helden hinter den Kulissen des Anti-Air-Radars namens "Chain Home".

Das erste praktische Radar der Welt wurde von Sir Robert Watson Watt entwickelt, einem britischen Wissenschaftler und Nachkomme von James Watt, der die Dampfmaschine erfunden hat. Um nationalsozialistische Flugzeuge so früh wie möglich zu warnen, entschied sich die britische Luftwaffe im Mai 1936, ein solches Radar in großem Maßstab in China einzusetzen, das der Prototyp des "Local Chain"-Radars ist. Anfang 1939 waren insgesamt zwanzig Radarstationen in Betrieb genommen worden. Vor der Umsetzung des "Sea Lion Plans" von Nazi-Deutschland hatte Großbritannien zwei Radar-Detektionsnetze mit insgesamt 51 Radarstationen gebaut. Diese Radar haben einen wichtigen Beitrag zum Widerstand gegen den Luftangriff der deutschen Luftwaffe geleistet, und seitdem haben die folgenden 80-Jahre breiten Einsatz von Millimeterwellenradaren in verschiedenen Bereichen begonnen.

5a1Ae35692777e450ede5418a8d8acc2.jpg

Im Bereich der fahrzeugmontierten Millimeterwellenradarforschung waren auch europäische und amerikanische Länder weltweit führend. Bosch, Festland, Haila und andere Unternehmen haben den Weltmarkt monopolisiert. Die Anwendung des Millimeterwellenradars im Automobilbereich lässt sich bis in die frühen 1980er Jahre zurückverfolgen. Universitäten und Forschungseinrichtungen in einigen europäischen und amerikanischen Ländern haben allmählich begonnen, die fahrzeugmontierte Millimeterwellenradartechnologie zu erforschen. Mitte der 1980er Jahre formulierte Europa den "PROME THE US", der die Forschung und Entwicklung der Radartechnik in Europa, Japan und anderen Automobilländern auslöste. In 1995 setzte Mitsubishi Motors erstmals das "PreviewDistance Control"-System auf Diamante ein, das auf dem Millimeterwellenradar basiert. Dieses System kann jedoch nur als frühe Version von Adaptive Cruise angesehen werden, da es die Fahrzeuggeschwindigkeit nur durch Steuerung des Gaspedals und des Herunterschaltens reduziert und die Bremse selbst nicht beeinträchtigt. Bis 1999-jährig setzte Mercedes Benz erstmals das echte adaptive Cruise-System auf die S-Klasse ein und eröffnete damit die Ära des assistierten Fahrens. Sein Name muss jedem bekannt sein, der Distronic genannt wird. Frühe fahrzeugmontierte Millimeterwellen-Radar-Chips verwendeten hauptsächlich das GaAs-Verfahren. Ein Millimeterwellenradar muss mit mindestens 7 bis 8 RF Chips ausgestattet sein, die im 24GHz Frequenzband arbeiten. Die Wellenlänge des Radars ist lang, was dazu führt, dass das Millimeterwellenradar zu groß und sperrig ist, etwa in der Größe eines Laptops. Daher sind die Kosten auch sehr teuer. Ähnlich wie das heutige Lidar kann es nur auf eine geringe Anzahl von High-End-Fahrzeugen angewendet werden. Zu Beginn des 2000-Jahres verbesserte die Entwicklung der SiGe-Technologie die Integration von Millimeterwellen-Radar-Chips erheblich. Ein Millimeterwellenradar benötigt nur 2 bis 5 MMICs und 1 bis 2 BBCs. Die Kosten haben das Niveau von 1000 Yuan erreicht, aber die Penetrationsrate ist immer noch sehr niedrig. Derzeit verwendet das 77GHz-Millimeter-Wellenradar in Massenproduktion, das häufig in High-End-Modellen verwendet wird, diese Technologie. Im 2017 brachte ti einen hochintegrierten 77GHz Millimeter Wellenradar Chip auf der Basis von CMOS Technologie auf den Markt. Seine AWR1642-Serie, die für Kurz- und Mittelstreckenszenarien geeignet ist, integriert die Front-End-MMIC-RF-, DSP- und MCU-Module auf einem 77GHz-Millimeter-Wellenradar-SOC-Chip, wodurch die Kosten für Millimeterwellenradar erheblich gesenkt und die Schwierigkeit der Hardwareentwicklung des fahrzeugmontierten Millimeterwellenradars erheblich reduziert wird. Spannender ist, dass TI einen stärker integrierten Antennen-on-Chip (AoP)-Chip für Nahbereichsszenarien gebaut hat, die Antenne in den Chip integriert, die Arbeit der Antennen-Ingenieure gebrochen und den Preis von Millimeterwellenradaren auf 100-Yuan gesenkt hat. Wie wir alle wissen, hat TI-Chip-Entwicklung im Vergleich zu anderen Radar-Chip-Herstellern die Eigenschaften von Narren. Die Entwicklung der zugrunde liegenden Software ist abgeschlossen und die Werkzeugkette ist einfach zu bedienen, was die Schwelle für den Einstieg erheblich reduziert. Basierend auf diesem Chip hat sich China auf eine energische Reise der Lokalisierung der fahrzeugmontierten Millimeterwelle begeben. In nur wenigen Jahren gab es etwa 3- oder 40-Ago- und Amare-Unternehmen, die Forschung und Entwicklung von fahrzeugmontierten Millimeterwellenradarprodukten in China durchgeführt haben, was kein Trubel ist. Es kann gesagt werden, dass es nicht spektakulär ist.

ac157278bc565458feb5b3801009cf4f.jpg


Neben dem traditionellen ADAS Millimeterwellenradar hat sich das 4D Millimeterwellenradar mit hochauflösender Punktwolkenbildgebung in den letzten zwei Jahren zum Branchenhotspot für die hochpräzisen Wahrnehmungsbedürfnisse des automatischen Fahrens auf hohem Niveau entwickelt. Einige Giganten und Start-ups im In- und Ausland konzentrieren sich auf dieses neue Konzeptprodukt, mit dem Ziel, das Laserradar in einigen Szenarien zu ersetzen oder nachzuholen. Schließlich sind die Kosten und Zuverlässigkeit des Laserradars in den letzten Stadien immer noch schwierig zu landen. Bei Unwetter wie Regen und Schnee ist Millimeterwellenradar auch erforderlich, um die Aufgabe der genauen und stabilen Wahrnehmung zu erfüllen. Das sogenannte 4D bezieht sich auf hochauflösende Punktwolkenkontur 3D Kontur und hochgenaue Geschwindigkeitsinformationen. Es ist, als würde man die Fähigkeiten des Phased Array Radars auf einem Flugzeugträger auf ein Radar in der Größe eines Apple Telefons konzentrieren. Die technische Schwierigkeit ist im Vergleich zum herkömmlichen ADAS Millimeterwellenradar noch deutlich verbessert. Gegenwärtig hat 4D Millimeter Wellenradar hauptsächlich zwei Mainstream Routen. Eine davon besteht darin, traditionelle MMIC-HF-Chips für Multi-Chip-Kaskade zu verwenden, um ein Multi-Send- und Multi-Empfangsantennenarray zu bilden und 4D-Punktwolkenabbildungen durch Antennen-Array-Layout und Algorithmus-Optimierung zu erhalten. Beispielsweise nutzen Bosch LRR5 Premium, ARS540 auf dem Festland und unsere Produkte diese Route; Die andere Möglichkeit besteht darin, selbst entwickelte große Mehrkanal-On-Chip integrierte Chips zu verwenden, wie Israels Vayyar, Arbe, etc., die 48-Empfangskanäle+48 Übertragungskanäle und Antennen auf einem Chip integrieren. Derzeit verfügt das Festland ARS540 über einen vorläufigen Prototyp, aber es wurden keine öffentlichen Testergebnisse gesehen. Es wird gesagt, dass es für BMW Elektrofahrzeug iX besonders angefertigt wird. Die Reichweite kann zu 300m erkannt werden, die horizontale Winkelauflösung kann 1.2 °~1.68 ° erreichen, und die Neigungswinkelauflösung kann 2.3 ° erreichen; Die horizontale Winkelauflösung von Bosch LRR5 beträgt etwa 2 °, und die Neigungswinkelauflösung beträgt etwa 2,2 °; Arbe offizielle Website behauptet, dass die horizontale Winkelauflösung 1° und die Winkelauflösung 2° erreichen kann. Unabhängig von der technischen Route ist das Radarvolumen jedes Unternehmens ungefähr gleich, etwa 12cm bis 13cm, 3.5cm, was darauf hindeutet, dass niemand die theoretische Begrenzung zwischen Antennenöffnung und Winkelauflösung durchbrochen hat. Um eine hohe Auflösung zu erreichen, muss die physikalische Größe des Antennenarys erhöht werden. Oculii stellte vor, dass seine virtuelle Bildgebungstechnologie die Anzahl der Antennenkanäle um 10~100-mal erweitern kann. Wir haben auch solche Technologie, aber sie ist in der Praxis nicht sehr sinnvoll. Gegenwärtig verwendet die Industrie normalerweise vier oder zwei kaskadierte Chips, um die Anzahl der Empfangs- und Sendekanäle zu erhöhen, und kombiniert MIMO-Technologie, um ein großes virtuelles Array zu bilden, um die Winkelauflösung in horizontaler und Pitch-Richtung zu verbessern. Obwohl diese Methode relativ Kosten sparen kann, bringt sie auch das entsprechende Problem mit sich, das heißt, der Geschwindigkeitsbereich wird stark reduziert, ohne Unschärfe. So sehen wir, dass viele inländische Radarhersteller nur zwei Übertragungskanäle in der Multi-Chip-Kaskade verwenden und die verbleibenden Übertragungskanäle verschwenden, um das Problem der Geschwindigkeits-Mehrdeutigkeitsauflösung zu vermeiden. Durch Kaskadierung von vier Ti AWR2243 kann unser 4D Millimeter Wellenradar eine horizontale Auflösung von 1°, eine Neigungswinkelauflösung von 1,4 °undeinen maximalen eindeutigen Geschwindigkeitsmessbereich von 250km/h~+250km/h erreichen. Wir können hochauflösende Abbildungen der Umgebung und der Ziele erzielen. Verwandte Produkte wurden auf das automatische Fahren L3 und L4 in mehreren Autofabriken angewendet. Im Prozess der Produktentwicklung haben wir folgende Schlüsseltechnologien durchbrochen:

1. Virtuelle Antennendesigntechnologie im großen Maßstab, die Niveau- und Winkelauflösung erheblich verbessert

2. Mehrschichtiger Laminierungsentwurf und gemischte Kompressionstechnologie der Hochfrequenz-HF-Platte, um niedrige Kosten und Ausbeute der Produkte sicherzustellen

3. Schnelle Technologie für horizontale und Pitch-Korrektur von Großantenne

4. Radar-komplexe Wellenform-Design-Technologie, um die Anforderungen des automatischen Fahrens zu erfüllen

5. Die maximale eindeutige Geschwindigkeitsmessbereichserweiterungstechnologie erfüllt die Anforderungen an eine genaue Geschwindigkeitsmessung in Hochgeschwindigkeitsszenen

6. Erweitern Sie die Target Clustering- und Tracking-Technologie, um genaue 3D BoundingBox-Informationen des Ziels zu erhalten

Natürlich sind die oben genannten Technologien nur einfache Beispiele. Um die Kommerzialisierung des Millimeterwellenradars zu realisieren, müssen noch viele Werkzeugkettenprobleme, technische Probleme und Algorithmenprobleme gelöst werden. Wir haben bereits mit vielen technischen Teams kommuniziert und festgestellt, dass, obwohl die Teamstärke stark ist, das tatsächliche Niveau ungleichmäßig ist. Sogar das BSD Millimeter Wellenradar ist in der Phase des Überquerens des Flusses durch das Fühlen der Steine, also versuchen wir, über das Vorwärtsradar und 4D Millimeter Wellenradar mit höherer technischer Schwierigkeit zu sprechen. Aufgrund der aktuellen Situation der hohen Eintrittsschwelle, der großen technischen Schwierigkeiten und der schwachen inländischen technischen Grundlage des fahrzeugmontierten Millimeterwellenradars fehlt es auch an Nachschlagebüchern und Materialien, um die fahrzeugmontierte Millimeterwellenradartechnologie systematisch in die Industrie einzuführen. Daher kombiniert der Autor die Forschungs- und Entwicklungserfahrung und Akkumulation von Millimeterwellenradarprodukten im In- und Ausland seit mehr als zehn Jahren und ist der erste in der Eröffnung Geschäft, um die Millimeterwellenradartechnologie mit allen zu teilen und mit Kollegen zu teilen.