? ? 近年來(lai)，自(zi)動駕駛成為了(le)當下最熱門的(de)話(hua)題。隨著自(zi)動駕駛技術(shu)的(de)發(fa)展，作為其關(guan)鍵傳感器(qi)之一的(de)毫(hao)米波雷(lei)達(da)，也(ye)得到了(le)廣泛(fan)關(guan)注(zhu)。但就目前來(lai)看，海外巨(ju)頭公司主導(dao)著全(quan)球(qiu)毫(hao)米波雷(lei)達(da)產業的(de)發(fa)展，其中(zhong)，大陸ARS540更以九項(xiang)世界第一或(huo)是唯一的(de)絕(jue)對優(you)勢(shi)領跑全(quan)球(qiu)毫(hao)米波雷(lei)達(da)技術(shu)。
圖為：大陸ARS540
? ? 首先，ARS540是(shi)分(fen)(fen)辨率(lv)最(zui)高的毫米波(bo)(bo)雷(lei)達(da)(da)，地平(ping)經(jing)度Azimuth或(huo)者說水平(ping)分(fen)(fen)辨率(lv)達(da)(da)1.2°，絕大多數毫米波(bo)(bo)雷(lei)達(da)(da)水平(ping)分(fen)(fen)辨率(lv)只有5°，ARS540是(shi)普通毫米波(bo)(bo)雷(lei)達(da)(da)水平(ping)分(fen)(fen)辨率(lv)的5倍。
? ? 其(qi)次，ARS540是(shi)唯一(yi)具備能夠真正測(ce)量目標(biao)高度(du)的毫(hao)米波雷達(da)，也就是(shi)其(qi)垂直分辨率(lv)Elevation較高，達(da)到了(le)2.3°。
圖為：ARS540的高度測量
? ? 第三，ARS540有效(xiao)距離(li)在水平(ping)視(shi)場(chang)角（FOV）在100°情況下高達300米，其他毫米波雷達有效(xiao)距離(li)可達250米，但(dan)FOV會縮到只有8-10°，遠低于ARS540的(de)100°。
? ? 第四，ARS540是唯一(yi)能夠(gou)輸出圖(tu)像的毫米波(bo)雷(lei)達，大陸汽車(che)稱之為(wei)Rdar Detection Image Output RDI，效(xiao)果(guo)直逼(bi)8線激光雷(lei)達。
? ? 第五，ARS540使用微多普勒技術，是唯一可以(yi)檢測道(dao)路弱勢群(qun)體使用者VRU（如(ru)老年人和兒童）的毫(hao)米(mi)波雷達。
? ? 第六(liu)，ARS540是唯一使用(yong)SAR合成(cheng)孔徑技術提高近距離分(fen)辨率(lv)的毫米(mi)波雷達，在10米(mi)范圍內，ARS540可以使用(yong)SAR技術提高角分(fen)辨率(lv)。
? ? 第七，ARS540是唯一不過濾(lv)靜態(tai)目標(biao)的毫米波雷(lei)達。目前，絕大多數毫米波雷(lei)達為降(jiang)低(di)誤報率(lv)，會過濾(lv)掉靜態(tai)目標(biao)，ARS540具備超高分辨率(lv)，同時能檢測(ce)物體高度，誤報率(lv)大幅降(jiang)低(di)，所以保留了靜態(tai)目標(biao)。
? ? 第(di)八，ARS540是(shi)唯一具(ju)備復(fu)雜交(jiao)通場(chang)景下軌(gui)跡跟(gen)蹤與預測的毫(hao)米波(bo)雷達。
? ? 第(di)九，ARS540可以探測到(dao)(dao)隱(yin)藏(zang)的車輛(liang)(liang)。ARS540探測到(dao)(dao)隱(yin)藏(zang)車輛(liang)(liang)的幾率從上一代最(zui)先進產品ARS430的40%，提升至80%，而大(da)部分毫米波雷達(da)只能做到(dao)(dao)20%。
偵查隱藏車(che)輛（車(che)隊）
ARS540取得絕對第一性能的背后是其復雜的設計。
圖(tu)為(wei)ARS540結構(gou)示意圖(tu)
? ? 結構(gou)上，ARS540采用(yong)4片級聯(lian)的形式，將4片NXP的77GHz毫米波雷達收(shou)(shou)發(fa)(fa)(fa)器（即(ji)MMIC）MR3003級聯(lian)，每個MR3003是3發(fa)(fa)(fa)4收(shou)(shou)，4片就是12發(fa)(fa)(fa)16收(shou)(shou)，目(mu)前絕(jue)大多數毫米波雷達都是采用(yong)單片收(shou)(shou)發(fa)(fa)(fa)器，通(tong)常(chang)只有3發(fa)(fa)(fa)4收(shou)(shou)，也就是只有12個虛(xu)擬通(tong)道，而ARS540高達192個虛(xu)擬通(tong)道，分(fen)辨率大大提高。可以稱之為(wei)圖像雷達。
圖為圖像雷達注解(jie)；圖片來源：恩(en)智浦
? ? 目(mu)前絕大多數毫米(mi)波(bo)雷(lei)達都是處于第一(yi)階(jie)段，即1片(pian)MMIC。目(mu)前大部分前向主(zhu)毫米(mi)波(bo)雷(lei)達主(zhu)要由大陸和博世壟斷，中低端車型使(shi)用大陸的(de)(de)(de)ARS4B、ARS408或ARS410，其核心(xin)都是一(yi)片(pian)比較老的(de)(de)(de)NXP收發器(qi)MR2001，如特斯拉Model 3為節約成本使(shi)用最(zui)便宜的(de)(de)(de)ARS4B，其有效距離最(zui)多只有170米(mi)，中國本土品牌多使(shi)用ARS410，有效距離250米(mi)。國外高端車型則使(shi)用ARS510，核心(xin)為一(yi)片(pian)最(zui)新的(de)(de)(de)MR3003。博世在國內主(zhu)推MRR1 PLUS，使(shi)用英飛(fei)凌的(de)(de)(de)分離型收發器(qi)RRN7745P/RTN7735P。長距離的(de)(de)(de)LRR4使(shi)用一(yi)片(pian)MR2001。
? ? 圖為MR2001系統(tong)示意圖。MR2001是(shi)MR3003的(de)上一代(dai)產品，也是(shi)使用最廣泛的(de)長距(ju)離毫米波(bo)雷達收發器，博世、大(da)陸集團、安波(bo)福、奧托立夫均有使用。
圖為(wei)MR3003內部框架圖
? ? 從上(shang)面兩(liang)張圖中(zhong)，我們可(ke)以(yi)看(kan)到MR3003相比MR2001有(you)很大變(bian)(bian)化(hua)，首先是MR3003集成(cheng)了(le)(le)ADC即模(mo)(mo)擬數(shu)(shu)字變(bian)(bian)換，MR2001需要經過低通濾(lv)波器(qi)過濾(lv)后將模(mo)(mo)擬數(shu)(shu)據傳輸給(gei)MCU再處理，這當(dang)中(zhong)信號或(huo)有(you)損失，影響了(le)(le)精(jing)度，MR3003集成(cheng)了(le)(le)ADC變(bian)(bian)換，不再將ADC放在(zai)MCU中(zhong)，采用MIPI CSI2或(huo)LVDS輸出(chu)，可(ke)以(yi)輸出(chu)高(gao)帶寬，為圖像輸出(chu)打(da)下基礎，也提高(gao)了(le)(le)信噪比，也就是分辨率(lv)和精(jing)度。其(qi)次(ci)是增加了(le)(le)功能(neng)安全模(mo)(mo)塊。再次(ci)是集成(cheng)了(le)(le)PLL鎖相環電路(lu)，而(er)不是MR2001那樣外(wai)置(zhi)VCO。成(cheng)本更低，可(ke)靠性更高(gao)。最后，MR2001是4發(fa)3收天線設計(ji)，MR3003是3發(fa)4收天線設計(ji)。
? ? MCU方面，ARS540也采用(yong)新一代(dai)的S32R274，而對(dui)應MR2001的一般是MPC5773。
圖為(wei)S32R274的內部框架圖
? ? S32R274采(cai)用三(san)核設計，兩個(ge)e200z7260負(fu)責(ze)(ze)計算(suan)，一個(ge)e200z420負(fu)責(ze)(ze)安全。最高(gao)可(ke)達ASIL-D級(ji)安全應用。在通(tong)訊(xun)接口方面具備(bei)最大(da)靈活(huo)度，遠比(bi)上一代產品強(qiang)，首先是(shi)增(zeng)加了對以(yi)(yi)太網(wang)的支(zhi)(zhi)持，擁有以(yi)(yi)太網(wang)MAC，支(zhi)(zhi)持超(chao)過百兆(zhao)以(yi)(yi)上以(yi)(yi)太網(wang)RGMII，可(ke)以(yi)(yi)輸出(chu)圖像。有一對Flexray總線通(tong)道(dao)，支(zhi)(zhi)持128位信息緩沖(chong)。有三(san)個(ge)柔性(xing)CAN，可(ke)以(yi)(yi)支(zhi)(zhi)持CAN-FD。還有最高(gao)達320Mbps的Zipwire高(gao)速串行通(tong)訊(xun)。默認(ren)輸出(chu)還是(shi)CAN，備(bei)選為以(yi)(yi)太網(wang)輸出(chu)。
雷達信(xin)號處理示意圖(tu)；圖(tu)片來源：恩智浦
? ? 算法(fa)方(fang)面，主要是加強(qiang)了CPI和DOA。Chirp是啁啾(jiu)（讀(du)音：“周糾(jiu)”），是通信技術(shu)有(you)關編碼脈(mo)沖(chong)(chong)技術(shu)中的(de)(de)(de)一(yi)種術(shu)語，是指對脈(mo)沖(chong)(chong)進(jin)行編碼時，其載頻在(zai)脈(mo)沖(chong)(chong)持續時間內線性(xing)地(di)增加，當(dang)將脈(mo)沖(chong)(chong)變到(dao)音頻地(di)，會發(fa)出一(yi)種聲(sheng)音，聽起(qi)來(lai)像鳥(niao)叫的(de)(de)(de)啁啾(jiu)聲(sheng)，故名“啁啾(jiu)”。FFT是快速(su)傅里(li)葉(xie)變換，CFAR是Constant False-Alarm Rate恒(heng)虛(xu)警率的(de)(de)(de)縮(suo)寫。在(zai)雷達信號檢(jian)測(ce)中，當(dang)外界干擾強(qiang)度(du)變化時，雷達能自動調整(zheng)其靈敏度(du)，使雷達的(de)(de)(de)虛(xu)警概率保(bao)持不變。具有(you)這種特性(xing)的(de)(de)(de)接收機稱為(wei)恒(heng)虛(xu)警接收機。
? ? DOA(direction of arrival)估(gu)計算(suan)法是(shi)核(he)心(xin)，這種算(suan)法通(tong)常需要比較(jiao)高(gao)的(de)算(suan)力(li)，NXP或者說(shuo)Freescale的(de)Power架構比較(jiao)合適，ARM架構則成本較(jiao)高(gao)。DOA估(gu)計（或波(bo)達方向(xiang)估(gu)計）：將接受信號進行空間(jian)(jian)(jian)(jian)(jian)傅(fu)(fu)里(li)(li)葉變(bian)換(huan)（空間(jian)(jian)(jian)(jian)(jian)傅(fu)(fu)里(li)(li)葉變(bian)換(huan)和(he)離散時(shi)間(jian)(jian)(jian)(jian)(jian)傅(fu)(fu)里(li)(li)葉變(bian)換(huan)的(de)區(qu)別是(shi)，空間(jian)(jian)(jian)(jian)(jian)傅(fu)(fu)里(li)(li)葉變(bian)換(huan)的(de)求和(he)是(shi)對(dui)陣(zhen)元(yuan)空間(jian)(jian)(jian)(jian)(jian)位置m，而(er)時(shi)域傅(fu)(fu)里(li)(li)葉變(bian)換(huan)的(de)求和(he)變(bian)量時(shi)離散時(shi)間(jian)(jian)(jian)(jian)(jian)n），進而(er)取模的(de)平方得到空間(jian)(jian)(jian)(jian)(jian)譜，估(gu)計出信號的(de)到達方向(xiang)（空間(jian)(jian)(jian)(jian)(jian)譜的(de)最大(da)值對(dui)應的(de)相(xiang)位φ，再根(gen)據定義(yi)φ=2πdsinθ/λ，計算(suan)θ）。
? ? ARS540采(cai)用雙MCU設(she)計，即兩片(pian)S32R274。每(mei)一(yi)片(pian)S32R274連接兩片(pian)MR3003。某種意義上講ARS540等于4個(ge)(ge)ARS510雷(lei)達(da)放在一(yi)個(ge)(ge)盒子里。這(zhe)個(ge)(ge)難度遠高于一(yi)個(ge)(ge)雷(lei)達(da)，雷(lei)達(da)是(shi)超高頻(pin)元件，互相之(zhi)間(jian)很(hen)(hen)容(rong)易(yi)出現干(gan)擾(rao)，其中(zhong)(zhong)很(hen)(hen)多(duo)訣竅不是(shi)靠(kao)電腦仿真就能(neng)解決(jue)的(de)，需要(yao)長時間(jian)的(de)經驗(yan)累積，不僅(jin)要(yao)有(you)(you)射(she)射(she)頻(pin)電子領域(yu)的(de)經驗(yan)，還要(yao)有(you)(you)對材料和(he)機械結構領域(yu)的(de)經驗(yan)。ARS540也是(shi)第一(yi)個(ge)(ge)采(cai)用級聯(lian)設(she)計的(de)量產(chan)毫米波雷(lei)達(da)。不僅(jin)設(she)計很(hen)(hen)具有(you)(you)挑戰性，在生(sheng)產(chan)工藝也是(shi)如此，外殼(ke)的(de)材料厚度都會影響雷(lei)達(da)性能(neng)，這(zhe)些導致雷(lei)達(da)一(yi)致性在生(sheng)產(chan)工藝上面(mian)臨巨大挑戰，很(hen)(hen)多(duo)領域(yu)都是(shi)靠(kao)經驗(yan)積累才(cai)能(neng)解決(jue)的(de)，中(zhong)(zhong)國不缺優秀的(de)設(she)計師，但(dan)是(shi)經驗(yan)豐富的(de)一(yi)線員工則完全(quan)沒有(you)(you)。
? ? 隨著(zhu)毫(hao)米(mi)波(bo)(bo)雷(lei)(lei)(lei)達(da)性(xing)能的(de)增長，對(dui)激(ji)光雷(lei)(lei)(lei)達(da)地(di)位(wei)開始(shi)產生威脅(xie)，特別是4線(xian)激(ji)光雷(lei)(lei)(lei)達(da)。未來(lai)如果實(shi)現6個或8個單(dan)位(wei)級(ji)聯(lian)，那么(me)毫(hao)米(mi)波(bo)(bo)雷(lei)(lei)(lei)達(da)將(jiang)對(dui)16線(xian)激(ji)光雷(lei)(lei)(lei)達(da)產生威脅(xie)。與此同時，毫(hao)米(mi)波(bo)(bo)雷(lei)(lei)(lei)達(da)還(huan)在性(xing)價(jia)比和車規方面擁有壓(ya)倒性(xing)優勢，這也(ye)就意味(wei)著(zhu)，未來(lai)激(ji)光雷(lei)(lei)(lei)達(da)要著(zhu)力提高分辨率才(cai)能保證其地(di)位(wei)。
備(bei)注：以上信息僅供于(yu)個人觀(guan)點。