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Dati PCB - La storia del radar ad onde millimetriche montato sul veicolo

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Dati PCB - La storia del radar ad onde millimetriche montato sul veicolo

La storia del radar ad onde millimetriche montato sul veicolo

2022-10-14
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Author:iPCB

Il 22 giugno, 1941, La Germania nazista non riuscì ancora a conquistare la supremazia aerea della Manica nonostante la perdita di aerei e 2585 piloti del 1977, per non parlare di distruggere le forze terrestri e navali britanniche con raid aerei. Ha dovuto rinunciare al "Piano Leone Marino" per invadere la Gran Bretagna. La guerra aerea britannica che durò più di un anno finì con la sconfitta della Germania nazista. 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, oltre al grande ruolo svolto dai combattenti stellari come "Spitfire" e "Hurricane", C'era anche un grande eroe dietro le quinte - il radar anti aria chiamato "Chain Home".

Il primo radar pratico al mondo fu sviluppato da Sir Robert Watson Watt, uno scienziato britannico e discendente di James Watt, che inventò la macchina a vapore. Al fine di dare un allarme rapido agli aerei nazisti il più presto possibile, l'aeronautica britannica decise di schierare tale radar in Cina su larga scala nel maggio 1936, che è il prototipo del radar "a catena locale". All'inizio del 1939, un totale di 20 stazioni radar erano state messe in uso. Prima dell'attuazione del "Piano Leone di Mare" della Germania nazista, la Gran Bretagna aveva costruito due reti di rilevamento radar, con un totale di 51 stazioni radar. Questi radar hanno dato un importante contributo alla resistenza all'attacco aereo dell'aeronautica tedesca, e da allora, i successivi 80 anni di ampia applicazione dei radar ad onde millimetriche in vari campi sono iniziati.

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In termini di ricerca radar ad onde millimetriche montate sui veicoli, anche i paesi europei e americani sono stati in prima linea nel mondo. Bosch, la terraferma, Haila e altre aziende hanno monopolizzato il mercato globale. L'applicazione del radar a onde millimetriche nel settore automobilistico può essere fatta risalire ai primi anni '80. Università e istituti di ricerca in alcuni paesi europei e americani hanno gradualmente iniziato a ricercare la tecnologia radar ad onde millimetriche montata sui veicoli. A metà degli anni '80, l'Europa formulò il "PROME THE US", che diede inizio alla ricerca e allo sviluppo della tecnologia radar in Europa, Giappone e altri paesi automobilistici. Nel 1995, Mitsubishi Motors ha utilizzato per la prima volta il sistema "PreviewDistance Control" su Diamante basato sul radar a onde millimetriche. Tuttavia, questo sistema può essere considerato solo come una versione iniziale della crociera adattiva, perché riduce la velocità del veicolo solo controllando l'acceleratore e la retromarcia, e non interferisce con il freno stesso. Fino al 1999, Mercedes Benz ha applicato per la prima volta il vero sistema adattivo di crociera sulla classe S, aprendo l'era della guida assistita. Il suo nome deve essere familiare a tutti, che si chiama Distronic. I primi chip radar ad onde millimetriche montati sui veicoli utilizzavano principalmente il processo GaAs. Un radar ad onde millimetriche deve essere dotato di almeno 7-8 chip RF funzionanti nella banda di frequenza 24GHz. La lunghezza d'onda del radar è lunga, con conseguente che il radar a onde millimetriche è troppo grande e ingombrante, circa le dimensioni di un laptop. Pertanto, il costo è anche molto costoso. Simile al lidar di oggi, può essere applicato solo a un piccolo numero di veicoli di fascia alta. All'inizio del 2000, lo sviluppo della tecnologia SiGe ha notevolmente migliorato l'integrazione dei chip radar ad onde millimetriche. Un radar ad onde millimetriche ha bisogno solo di 2 a 5 MMIC e 1 a 2 BBIC. Il costo ha raggiunto il livello di 1000 yuan, ma il tasso di penetrazione è ancora molto basso. Attualmente, il radar a onde millimetriche di produzione di massa 77GHz comunemente utilizzato nei modelli di fascia alta utilizza questa tecnologia. Nel 2017, ti ha lanciato un chip radar ad onde millimetriche altamente integrato basato sulla tecnologia CMOS. La sua serie AWR1642, adatta per scenari a corto e medio raggio, integra i moduli MMIC RF, DSP e MCU front-end su un chip SOC radar a onde millimetriche da 77GHz, riducendo significativamente il costo del radar a onde millimetriche e riducendo notevolmente la difficoltà di sviluppo hardware del radar a onde millimetriche montato sul veicolo. La cosa più eccitante è che TI ha costruito un chip AoP (antenna su chip) più integrato per scenari a breve distanza, integrando l'antenna nel chip, rompendo il lavoro degli ingegneri dell'antenna e abbassando il prezzo dei radar a onde millimetriche a 100 yuan. Come tutti sappiamo, rispetto ad altri produttori di chip radar, lo sviluppo di chip TI ha le caratteristiche degli sciocchi. Lo sviluppo del software sottostante è completo e la catena utensile è facile da usare, il che riduce notevolmente la soglia di ingresso. Sulla base di questo chip, la Cina ha intrapreso un vigoroso viaggio di localizzazione dell'onda millimetrica montata sul veicolo. In pochi anni, ci sono state circa 3 o 40 aziende Ago e Amare che hanno svolto ricerca e sviluppo di veicoli montati radar a onde millimetriche in Cina, che non è un trambusto, Si può dire che non è spettacolare.

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Oltre al tradizionale radar a onde millimetriche ADAS, il radar a onde millimetriche 4D con capacità di imaging di nuvole di punti ad alta risoluzione è diventato negli ultimi due anni l'hotspot del settore per le esigenze di percezione ad alta precisione della guida automatica di alto livello. Alcuni giganti e start-up in patria e all'estero si stanno concentrando su questo nuovo concept prodotto, con l'obiettivo di sostituire o compensare il radar laser in alcuni scenari. Dopo tutto, il costo e l'affidabilità del radar laser sono ancora difficili da atterrare nelle fasi recenti, In condizioni meteorologiche avverse come pioggia e neve, il radar a onde millimetriche è anche necessario per eseguire il compito di percezione accurata e stabile. Il cosiddetto 4D si riferisce al contorno 3D ad alta risoluzione della nuvola di punti e alle informazioni di velocità ad alta precisione. È come concentrare le capacità del radar phased array su una portaerei su un radar delle dimensioni di un telefono Apple. La difficoltà tecnica è ancora notevolmente migliorata rispetto al tradizionale radar a onde millimetriche ADAS. Attualmente, il radar a onde millimetriche 4D ha principalmente due rotte principali. Uno è quello di utilizzare i chip RF MMIC tradizionali per la cascata di chip multipli per formare un array di antenna multi invio e multi ricezione e ottenere l'imaging della nuvola di punti 4D attraverso il layout dell'array di antenna e l'ottimizzazione dell'algoritmo. Ad esempio, LRR5 Premium di Bosch, ARS540 della terraferma e i nostri prodotti utilizzano tutti questo percorso; L'altro modo è quello di utilizzare chip integrati multicanale su larga scala sviluppati autonomamente, come Vayyar di Israele, Arbe, ecc., che integrano 48 canali di ricezione + 48 canali di trasmissione e antenne su un chip. Attualmente, la terraferma ARS540 ha un prototipo preliminare, ma non sono stati visti risultati pubblici dei test. Si dice che è personalizzato per BMW veicolo elettrico iX. La gamma può essere rilevata a 300m, la risoluzione orizzontale dell'angolo può raggiungere 1,2 ° ~ 1,68 °, e la risoluzione dell'angolo di passo può raggiungere 2,3 °; La risoluzione orizzontale dell'angolo di Bosch LRR5 è di circa 2 °, e la risoluzione dell'angolo di passo è di circa 2,2 °; Il sito ufficiale Arbe sostiene che la risoluzione orizzontale dell'angolo può raggiungere 1 ° e la risoluzione dell'angolo di passo può raggiungere 2 °. Non importa quale percorso tecnico, il volume radar di ogni azienda è circa lo stesso, circa 12cm * 13cm * 3,5cm, indicando che nessuno ha rotto il vincolo teorico tra apertura dell'antenna e risoluzione angolare. Per ottenere un'alta risoluzione, la dimensione fisica dell'antenna array deve essere aumentata. Oculii ha introdotto che la sua tecnologia di imaging virtuale può espandere il numero di canali di antenna di 10 ~ 100 volte. Abbiamo anche questa tecnologia, ma non è molto significativa nelle applicazioni pratiche. Attualmente, l'industria adotta solitamente quattro o due chip a cascata per aumentare il numero di canali di ricezione e trasmissione e combina la tecnologia MIMO per formare un array virtuale su larga scala per migliorare la risoluzione dell'angolo nelle direzioni orizzontali e di passo. Anche se questo metodo può relativamente risparmiare costi, porterà anche al problema corrispondente, vale a dire, la gamma di velocità è notevolmente ridotta senza sfocare. Come risolvere questo problema è anche un collo di bottiglia per i radar a onde millimetriche MIMO a cascata multi chip, quindi vediamo che molti produttori di radar domestici utilizzano solo due canali di trasmissione nella cascata multi chip, sprecando i canali di trasmissione rimanenti per evitare il problema della risoluzione di ambiguità di velocità. Facendo cadere quattro Ti AWR2243, il nostro radar d'onda millimetrica 4D può raggiungere una risoluzione orizzontale di 1 °, una risoluzione dell'angolo di passo di 1,4 °, e un campo di misura della velocità massimo inequivocabile di - 250km/h~+250km/h. Possiamo ottenere immagini ad alta risoluzione dell'ambiente circostante e degli obiettivi. I prodotti correlati sono stati applicati alla guida automatica L3 e L4 in diverse fabbriche automobilistiche. Nel processo di sviluppo del prodotto, abbiamo attraversato le seguenti tecnologie chiave fondamentali:

1. tecnologia di progettazione dell'antenna virtuale su larga scala, migliorando notevolmente il livello e la risoluzione dell'angolo

2. progettazione multistrato di laminazione e tecnologia mista di compressione del bordo RF ad alta frequenza per garantire il basso costo e la resa dei prodotti

3. Tecnologia veloce per la correzione orizzontale e del passo di antenna su larga scala

4. tecnologia complessa di progettazione della forma d'onda del radar per soddisfare i requisiti di guida automatica

5. La tecnologia di espansione del campo di misura della velocità massima univoca soddisfa i requisiti per la misurazione accurata della velocità nelle scene ad alta velocità

6. Espandere la tecnologia di clustering e tracciamento del target per ottenere informazioni accurate 3D BoundingBox del target

Naturalmente, le tecnologie di cui sopra sono solo semplici esempi. Al fine di realizzare la commercializzazione del radar a onde millimetriche, ci sono ancora molti problemi di catena degli utensili, problemi di tecnologia ingegneristica e problemi di algoritmo da risolvere. Abbiamo già comunicato con molti team tecnici e abbiamo scoperto che anche se la forza del team è forte, il livello effettivo è irregolare. Anche il radar a onde millimetriche BSD è nella fase di attraversare il fiume sentendo le pietre, quindi cerchiamo di parlare del radar anteriore e del radar a onde millimetriche 4D con maggiore difficoltà tecnica. A causa dell'attuale situazione di soglia di ingresso elevata, grande difficoltà tecnica e debole fondamento tecnico nazionale relativo al radar ad onde millimetriche montato sul veicolo, c'è anche una mancanza di libri di riferimento e materiali per introdurre sistematicamente la tecnologia radar ad onde millimetriche montata sul veicolo nel settore. Pertanto, l'autore combina l'esperienza di ricerca e sviluppo e l'accumulo di prodotti radar a onde millimetriche in patria e all'estero per più di dieci anni, ed è il primo nell'apertura del business a condividere la tecnologia radar a onde millimetriche con tutti e condividere con i colleghi.