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Blog de PCB - La historia del radar de ondas milimétricas a bordo

Blog de PCB - La historia del radar de ondas milimétricas a bordo

La historia del radar de ondas milimétricas a bordo

2022-10-14
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Author:iPCB

22 de junio, 1941, A pesar de la pérdida de 1977 aviones y 2.585 pilotos, la Alemania nazi todavía no pudo obtener el control aéreo del canal de la mancha., Y mucho menos perturbar las fuerzas terrestres y navales británicas a través de ataques aéreos.. Tuvo que abandonar el "plan León marino" para invadir el Reino Unido. La batalla aérea británica, que duró más de un año, terminó con la derrota de la Alemania nazi.. 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, Además del enorme papel que juegan aviones de combate estrella como "spark" y "huracán", También hay un gran héroe detrás de escena: el radar de defensa aérea llamado "chain home".

El primer radar práctico del mundo fue desarrollado por Sir Robert watson, científico británico y descendiente de James watt, que inventó la máquina de vapor. Para alertar a los aviones nazis lo antes posible, la Fuerza Aérea británica decidió en mayo de 1936 desplegar este tipo de radares a gran escala en china, que es el prototipo de radares de "cadena local". A principios de 1939, un total de 20 estaciones de radar estaban en funcionamiento. Antes de la implementación del "plan León marino" de la Alemania nazi, Gran Bretaña había construido dos redes de detección de radar con un total de 51 estaciones de radar. Estos radares han hecho importantes contribuciones a la resistencia a los ataques aéreos de la luftwaffe, y desde entonces se ha iniciado la amplia aplicación de radares de ondas milimétricas en varios campos durante los siguientes 80 años.

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En términos de investigación de radares de ondas milimétricas a bordo, los países europeos y estadounidenses también han estado a la vanguardia del mundo. Bosch, continental, Hella y otras empresas monopolizan el mercado global. La aplicación del radar de ondas milimétricas en el campo automotriz se remonta a principios de la década de 1980. Las universidades e instituciones de investigación de algunos países europeos y estadounidenses han comenzado gradualmente a estudiar la tecnología de radar de ondas milimétricas a bordo. A mediados de la década de 1980, Europa desarrolló "prome the us", lo que desencadenó el desarrollo de tecnología de radar en europa, Japón y otros países automotrices. En 1995, Mitsubishi Motors utilizó por primera vez en Diamante el sistema de "control de distancia de previsualización" basado en radares de ondas milimétricas. Sin embargo, el sistema solo puede considerarse como una versión temprana del crucero adaptativo, ya que solo reduce la velocidad controlando el acelerador y bajando la marcha sin interferir con el propio freno. Hasta 1999, Mercedes - Benz aplicó por primera vez un verdadero sistema de crucero adaptativo en la clase s, abriendo la era de la conducción asistida. Su nombre debe ser familiar para todos, llamado distrito. Los primeros chips de radar de ondas milimétricas a bordo utilizaron principalmente el proceso gaas. Los radares de ondas milimétricas deben estar equipados con al menos 7 a 8 chips de radiofrecuencia que funcionen en la banda de 24 ghz. La longitud de onda del radar es muy larga, lo que hace que el radar de ondas milimétricas sea demasiado grande y pesado, aproximadamente del tamaño de una computadora portátil. Por lo tanto, el costo también es muy caro. Al igual que el LIDAR de hoy, solo se puede aplicar a un pequeño número de vehículos de alta gama. A principios de 2000, el desarrollo de la tecnología sige mejoró considerablemente la integración de los chips de radar de ondas milimétricas. El radar de ondas milimétricas solo necesita de 2 a 5 mmic y de 1 a 2 bbic. El costo ha alcanzado el nivel de 1000 yuanes, pero la tasa de penetración sigue siendo muy baja. En la actualidad, el radar de ondas milimétricas de 77 GHz de producción en masa comúnmente utilizado en modelos de alta gama utiliza esta tecnología. En 2017, ti lanzó un chip de radar de ondas milimétricas de 77ghz altamente integrado basado en la tecnología cmos. Su serie awr1642 es adecuada para escenarios de corto y mediano alcance, integrando módulos Front - end mmic rf, DSP y mcu en el chip SOC del radar de ondas milimétricas de 77ghz, lo que reduce significativamente el costo del radar de ondas milimétricas y reduce en gran medida la dificultad del desarrollo de hardware del radar de ondas milimétricas a bordo. Lo que es aún más emocionante es que ti ha construido un chip de antena en chip (aop) más integrado para escenarios cercanos, integrando la antena en el chip, rompiendo el trabajo de los ingenieros de antenas y reduciendo el precio del radar de ondas milimétricas a 100 yuanes. Como todos sabemos, en comparación con otros fabricantes de chips de radar, el desarrollo de chips ti tiene las características de un tonto. Se ha completado el desarrollo del software subyacente y la cadena de herramientas es fácil de usar, lo que reduce en gran medida el umbral de entrada. Sobre la base de este chip, China ha comenzado un vigoroso viaje de localización de ondas milimétricas en vehículos. En solo unos años, alrededor de 3 o 40 empresas Ago y amare han llevado a cabo el desarrollo de productos de radar de ondas milimétricas para vehículos en china, lo que no es animado y se puede decir que no es espectacular.

La historia de investigación y desarrollo de productos nacionales de radar de ondas milimétricas automotrices no es larga, solo 6 - 7 años, en la etapa inicial. Hasta ahora, Huayu automobile, una empresa de piezas del Grupo saic, ha logrado realmente la producción en masa, con un envío anual de más de 200000 piezas. Como academia militar de Huangpu en la industria nacional de radares de ondas milimétricas a bordo, Huayu Automobile (en adelante, huayu) tomó la delantera en la investigación y el desarrollo de productos de sensores de ondas milimétricas a bordo en China en 2014. pero en ese momento no era como hoy. Hace seis años, el chip de radar de ondas milimétricas de 77ghz era un producto novedoso de alta gama. Los extranjeros nos impusieron un embargo y no nos llevaron a jugar. Por lo tanto, Huayu solo puede comenzar con un radar de onda milimétrica de 24 ghz. Aunque era el hijo del rico grupo local SAIC y la "segunda generación rica" estándar, los antecedentes y la fuerza del equipo de puesta en marcha de radar de vehículos Huayu en ese momento no eran mejores que las startups de radar actuales. Al principio, era un grupo de ingenieros transfronterizos con antecedentes de productos PEPS y no tenía nada que ver con el radar de ondas milimétricas. Aparte del dinero y nada, estaba ignorante y se atrevió a ser el primero, y se dedicó a la gran ola de investigación y desarrollo de radares de ondas milimétricas. Para el radar de ondas milimétricas a bordo, un producto con un alto umbral técnico, un alto umbral de mercado y una dificultad de producción, no tener un equipo profesional de I + D es realmente un gran problema. Sin embargo, mientras haya dinero, todo no es un problema. Se dice que para engañar al ganado, el lugar de la entrevista fue organizado en el número 489 de Weihai Road. La bendición de SAIC gaopuge, el lujoso entorno de oficina, el calentamiento automático y el lavado de baños, el comedor atractivo, el salario irresistible, los sentimientos conmovedores. Para reclutar al equipo, Huayu HR hizo todo lo posible para reclutar al equipo, simple y grosero, extremadamente cruel, lleno de cuatro palabras: "tengo dinero". Por supuesto, algunos responsables de la Sede están acostumbrados a hacer compras extranjeras, acostumbrados a lo que compran con dinero y no están dispuestos a trabajar duro para crear su propio estilo. Todavía son escépticos sobre la capacidad de investigación y desarrollo independiente del equipo local de tortugas marinas. Por lo tanto, al principio, para garantizar el éxito de la investigación y el desarrollo, Huayu adoptó una estrategia de doble seguro: la introducción de tecnología extranjera y la investigación y el desarrollo independientes son paralelos. El equipo nacional desarrolló la solución de forma independiente y la compró a los famosos SMS y smartmicro. Se dice que para correr más rápido, homogénea Electronics y Desai siwei también compraron una solución SMS Home para hacer radar. Por supuesto, el Sr. Rowling es muy inteligente comercialmente. Solo vende soluciones y no proporciona ninguna tecnología central. El Sr. Rowling tiene un profundo conocimiento y profundos logros en diversos estudios de radar, pero todavía carece de comercialización. Por ejemplo, el costo del esquema de radar diseñado originalmente para Huayu no es competitivo. Por supuesto, es gratificante que el equipo local de Huayu haya superado las dificultades y superado las dificultades, y finalmente haya logrado la producción a gran escala del primer radar de 24 GHz en china. Después del avance de 0 a 1, el posterior radar angular de 77 GHz y el radar delantero también lograron rápidamente la producción en masa. Además de huayu, sensteck también tiene los muslos de haikang. Los envíos de radar en términos de seguridad inteligente y tráfico también son muy buenos, pero en términos de radares a bordo, no he oído hablar de que su familia tenga muchos envíos. La mayoría de las demás empresas de investigación y desarrollo de radares de ondas milimétricas a bordo todavía se encuentran en la etapa de ppt y cuentas públicas. Afirman que se ha logrado una producción masiva y también han tomado pequeños lotes de muestras para que los clientes las prueben. Después de todo, el umbral del radar de ondas milimétricas a bordo sigue siendo muy alto, y la tecnología central aún no se ha popularizado en la industria. Incluyendo bosch, continental y haila, sus radares se han producido a gran escala durante casi 20 años, y solo unos pocos expertos del equipo tienen la clave central knohow. Además, para los radares delanteros que implican sistemas de frenado, dirección y potencia, estos ejecutores centrales están en manos de bosch, continental y otros gigantes. Es fácil para las personas controlar sus propios aplicadores con sus propios radares de ondas milimétricas y proporcionar un conjunto completo de soluciones. Los fabricantes nacionales apenas tienen sus propios ejecutores, por lo que es difícil hacer radares delanteros. Hacer una demostración de una nube de puntos de salida es relativamente fácil para cada empresa, pero sí que se produce a gran escala, y los costos y el rendimiento de bom se pueden comparar con abcd. También necesita profundizar su comprensión del radar, incluyendo un gran número de tecnologías básicas de sistemas, software y hardware que deben romperse, especialmente problemas algorítmicos que deben superarse. Por lo tanto, muchas startups nacionales de radar de ondas milimétricas comenzaron a cambiar a los campos de la seguridad inteligente y el transporte inteligente. La tecnología de radar de ondas milimétricas en estos campos es relativamente difícil, el umbral del mercado no es tan alto como en la industria automotriz, y las ganancias son un poco drásticas. Pueden ver la recompensa en poco tiempo. Para las startups, la supervivencia es el primer objetivo, y la integridad y la intención original son asfixiantes como jobs. Sin embargo, la fabricación de radares de ondas milimétricas para vehículos es un trabajo ingrato. No solo necesita soporte en el muslo, sino también barreras de alta tecnología y mercado, bajos márgenes de beneficio y bajas ventas. Es básicamente una industria con pérdidas, a menos que puedas desafiar "soy el mejor del mundo" como mobileye.

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Además del radar tradicional de ondas milimétricas adas, el radar de ondas milimétricas 4D con capacidad de imagen de nube puntual de alta resolución se ha convertido en un punto caliente de la industria en los últimos años para satisfacer las necesidades de percepción de alta precisión de la conducción autónoma de alto nivel. Algunos gigantes y startups nacionales y extranjeras se están centrando en este nuevo producto conceptual, cuyo objetivo es reemplazar o compensar el radar láser en algunos escenarios. Después de todo, el costo y la fiabilidad del radar láser siguen siendo difíciles de aterrizar en las últimas etapas, y en condiciones meteorológicas adversas como la lluvia y la nieve, el radar de ondas milimétricas también necesita realizar tareas de percepción precisas y estables. El llamado 4D se refiere al contorno 3D de la nube de puntos de alta resolución y la información de velocidad de alta precisión. Es como concentrar la función del radar de Matriz escalonada en un radar del tamaño de un teléfono móvil de apple. En comparación con el radar tradicional de ondas milimétricas adas, la dificultad técnica sigue siendo muy alta. En la actualidad, el radar de ondas milimétricas 4D tiene dos rutas Principales. Una es utilizar chips de radiofrecuencia mmic tradicionales para la cascada de múltiples chips, formando una matriz de antenas de transmisión y recepción múltiples, y obteniendo imágenes de nube de puntos 4D a través del diseño de la matriz de antenas y la optimización de algoritmos. Por ejemplo, el lrr5 premium de bosch, el ars540 de China continental y nuestros productos utilizan esta ruta; Otra forma es integrar 48 canales receptores + 48 canales de transmisión y antenas en un solo chip utilizando chips integrados en chip multicanal a gran escala desarrollados de forma independiente, como vayyar, arbe, etc. en Israel. En la actualidad, el ars540 Continental ya tiene un prototipo preliminar, pero aún no se han visto resultados de pruebas públicas. Se dice que está personalizado para el BMW Electric IX. se pueden detectar 300 metros de alcance, con una resolución de ángulo horizontal de 1,2 ° a 1,68 ° y una resolución de ángulo de inclinación de 2,3 °; La resolución del ángulo horizontal de Bosch lrr5 es de aproximadamente 2 °, y la resolución del ángulo de inclinación es de aproximadamente 2,2 °; El sitio web oficial de Arbe asegura que la resolución del ángulo horizontal puede alcanzar 1 ° y la resolución del ángulo de inclinación puede alcanzar 2 °. Cualquiera que sea la ruta técnica, el volumen de radar de cada compañía es similar, alrededor de 12 cm * 13 CM * 3,5 cm, lo que indica que nadie rompe las limitaciones teóricas entre la apertura de la antena y la resolución angular. Para lograr una alta resolución, es necesario aumentar el tamaño físico de la matriz de antenas. Ochuli introdujo que su tecnología de imágenes virtuales puede ampliar el número de canales de antena de 10 a 100 veces. También tenemos esta tecnología, pero no es muy significativa en aplicaciones prácticas. En la actualidad, la industria suele utilizar cuatro o dos chips en cascada para aumentar el número de canales de recepción y transmisión, y combina la tecnología mimo para formar una matriz virtual a gran escala para mejorar la resolución angular en las direcciones de nivel y inclinación. Aunque este método puede ahorrar costos relativamente, también traerá el problema correspondiente, es decir, el rango de velocidad se reduce considerablemente sin ser inútil. Cómo resolver este problema también es un cuello de botella para los radares de ondas milimétricas mimo en cascada de múltiples chips, por lo que vemos que muchos fabricantes nacionales de radares utilizan solo dos canales de transmisión en el nivel de múltiples chips, desperdiciando los canales de transmisión restantes para evitar la resolución de problemas de velocidad inexistente. A través de la cascada de cuatro ti awr2243, nuestro radar de ondas milimétricas 4D puede lograr una resolución horizontal de 1 °, una resolución de ángulo de inclinación de 1,4 ° y un rango máximo de medición de velocidad sin ambigüedades de - 250 km / h ~ + 250 km / H. Podemos lograr imágenes de alta resolución del entorno y los objetivos circundantes. Los productos relacionados se han aplicado a la conducción autónoma L3 y l4 en varias fábricas de automóviles. En el proceso de desarrollo de productos, hemos superado las siguientes tecnologías clave básicas:

1. la tecnología de diseño de antenas virtuales a gran escala mejora en gran medida la resolución horizontal y angular

2. diseño de laminación multicapa y tecnología de compresión mixta de placas de radiofrecuencia de alta frecuencia para garantizar el bajo costo y el rendimiento del producto

3. tecnología rápida para la corrección de nivel y inclinación de antenas grandes

4. tecnología de diseño de ondas complejas de radar que cumple con los requisitos de conducción autónoma

5. la tecnología de extensión del rango máximo de medición de velocidad sin moldes cumple con los requisitos de medición de velocidad precisa en escenarios de alta velocidad.

6. ampliar la tecnología de agrupación y seguimiento de objetivos para obtener información precisa de la Caja de límites 3D del objetivo

Por supuesto, la tecnología anterior es solo un ejemplo simple. Para lograr la comercialización del radar de ondas milimétricas, todavía hay un gran número de problemas de cadena de herramientas, problemas técnicos de ingeniería y problemas algorítmicos que deben resolverse. Nos hemos comunicado con muchos equipos técnicos antes y hemos descubierto que aunque el equipo es muy fuerte, el nivel real es desigual. Incluso el radar de ondas milimétricas BSD está en la etapa de cruzar el río tocando piedras, por lo que intentamos hablar de radares delanteros y 4D con mayor dificultad técnica. Debido a la situación actual de alto umbral de entrada, gran dificultad técnica y débil base tecnológica nacional relacionada con el radar de ondas milimétricas a bordo, la industria también carece de libros de referencia y materiales para introducir sistemáticamente la tecnología de ondas milimétricas a bordo. Por lo tanto, el autor combina la experiencia de investigación y desarrollo y la acumulación de productos de radar de ondas milimétricas en el país y en el extranjero durante más de diez años, y toma la iniciativa en compartir la tecnología de radar de ondas milimétricas con ustedes en el negocio abierto y con sus pares.