針對汽車的各種安全法規(guī)層出不窮,主機廠正在尋求一個平臺或一種技術(shù),以便跟上諸如GTR(全球統(tǒng)一汽車技術(shù)法規(guī))、歐盟NCAP(新車安全評估項目)等安全法規(guī)不斷演變的需求,例如盲點和自動緊急制動功能等等。這不僅僅是關(guān)于合規(guī)性的問題,安全也是一個重要競爭領(lǐng)域,技術(shù)差異化還可以直接轉(zhuǎn)化為增加的市場份額。

主機廠在找什么?

歐盟NCAP 2022/23協(xié)議中要求區(qū)分成人和兒童,進行CPD(車內(nèi)兒童檢測)和智能SBR(安全帶提醒裝置)及安全氣囊展開測試。CPD是一個新的協(xié)議,SBR也在更新,要覆蓋第二排座位。在經(jīng)過充分驗證后,支持這兩個應(yīng)用的CPD+SBR組合體將提供一個低成本、低風(fēng)險的解決方案,以此作為未來長期應(yīng)用的開發(fā)平臺,而不是使用兩套傳感器,進行集成和測試,讓成本翻倍。NCAP的要求還遠不止這些。

NXP執(zhí)行副總裁兼無線電頻率處理總經(jīng)理Torsten Lehmann指出,雖然NCAP沒有明確說明首選的傳感器技術(shù)是什么,但主機廠迫切需要滿足NCAP的要求,他們正在采購更好的雷達技術(shù),以探測車內(nèi)邊角和前方的物體。

技術(shù),始料未及?

4D雷達技術(shù)確實很新,就連以下這家擁有幾乎全部類型汽車傳感器的公司可能也始料未及。這家公司通過收購獲得了各種傳感器技術(shù),這些產(chǎn)品不是為了競爭,而是為了互補,打造超越對手的競爭優(yōu)勢。

真不多見,這公司有這么多類型傳感器 最近,筆者向該公司戰(zhàn)略、營銷及方案工程部高級副總裁David Somo求證:“為什么像你們這種非常喜歡收購各種先進技術(shù)的公司沒有4D成像雷達技術(shù)呢?”他表示:“我們目前還沒有這方面的技術(shù),暫時也沒有計劃收購相關(guān)公司的計劃?！?/p>

David Somo看著眼熟 可以看出,傳統(tǒng)半導(dǎo)體公司與初創(chuàng)公司不同,對于新技術(shù)還是比較謹慎的。不過,一旦技術(shù)成熟,一些初創(chuàng)公司中的領(lǐng)頭羊就要落入頭部半導(dǎo)體公司的“虎口”。想知道這家公司是誰?請往下看。

怎樣滿足NCAP等要求?

在車內(nèi),以色列初創(chuàng)公司Vayyar的多功能傳感器可以同時為各種安全功能提供幫助。這是唯一一款覆蓋兩排完整座位和擱腳空間的單傳感器座艙監(jiān)控解決方案,能夠單獨監(jiān)控5個人。得益于高分辨率點云成像技術(shù),它還將成人和兒童分開分類,以滿足CPD和SBR及安全氣囊展開標準,甚至可以檢測入侵者。

Vayyar是唯一一款用于車內(nèi)監(jiān)控的端到端60GHz單芯片解決方案,覆蓋兩排,滿足所有歐洲NCAP要求。它涵蓋了整個RFIC、天線和陣列以及汽車級物料清單的硬件開發(fā)和生產(chǎn),所有這些都經(jīng)過了鑒定和驗證,采用了3D/4D API和CPD+SBR解決方案。

4D成像雷達拆解分析

雷達曾經(jīng)是一個緩慢增長的市場,以滿足軍事等成熟應(yīng)用的需求。近年來,情況改變了很多。雷達,尤其是“成像雷達”,堪比娛樂界的明星。汽車和消費應(yīng)用激發(fā)了系統(tǒng)設(shè)計師的想象力,并推動雷達的增長達到兩位數(shù)。

雷達芯片以低成本在許多消費類設(shè)備中得到應(yīng)用,在汽車工業(yè)中也找到了堅實的應(yīng)用基礎(chǔ)。各主機廠都在自己的ADAS技術(shù)中使用了雷達,最終好處是道路的公共安全。

現(xiàn)在出現(xiàn)了4D成像雷達,并已在汽車中進行嘗試。出于對其如何實現(xiàn)的好奇,Systems Plus Consulting(Yole子公司)拆解了一個4D雷達模組,選擇的是Vayyar第一代高度集成的單片RF SoC板。

拆解師主要關(guān)心的是如何設(shè)計這樣的產(chǎn)品,如何產(chǎn)生高分辨率的4D圖像。

本次拆解的是Vayyar基于3-10GHz的RF SoC板。針對不同國家對頻率范圍的限制,其后續(xù)產(chǎn)品還有57-64GHz和77-81GHz的,以提供更大的最大帶寬和更高的分辨率范圍。

根據(jù)System Plus的說法,Vayyar設(shè)計了一個小板,同時容納RF SoC和MCU。這種設(shè)置允許RF SoC與系統(tǒng)供應(yīng)商選擇的任何外部應(yīng)用處理器一起工作;集成的收發(fā)器發(fā)送和接收的大量信號,并通過高速DSP在SoC上進行處理。

UWB 4D雷達成像芯片+帶有21個天線的RF板 拆解顯示,Vayyar的單個RF SoC用于發(fā)送/接收3．3-10- GHz RF信號。系統(tǒng)使用兩塊板:一塊用于RF收發(fā)器、SRAM數(shù)據(jù)采集和USB類型的數(shù)據(jù)流(紅色輪廓);另一個用于數(shù)據(jù)處理和BT/Wi-Fi連接(中間藍色輪廓)。

該RF SoC配備了“一個在收發(fā)器芯片中具有大量SRAM存儲器的片上DSP”。RF SoC將數(shù)據(jù)提供給安裝在Walabot板上的MCU。而Walabot本質(zhì)上是一款FMCW(調(diào)頻連續(xù)波)雷達,是該公司研發(fā)的首先用于智能家居和手機的產(chǎn)品,被譽為“透視眼”,能夠“讓你看穿美女的一切”。

據(jù)介紹,Walabot Home跌倒檢測系統(tǒng)使家庭成員和護理人員能夠密切關(guān)注可能會摔倒的老年人?；诶走_,它可以通過墻壁和窗簾感知到人。其中一個好處是被監(jiān)控的人不需要穿戴設(shè)備。

看看Walabot Home的設(shè)置初衷,它是一個智能系統(tǒng),可以跟蹤人們的活動,并了解他們是否摔倒需要幫助。這款小巧纖薄的器件使用了一種傳感器系統(tǒng),可以處理類似Wi-Fi信號的低功率無線電波來確定一個人的位置。

系統(tǒng)核心的RF-SoC結(jié)合了3GHz-81GHz的發(fā)射器和接收器,通過分析發(fā)送和接收的大量信號來生成高分辨率的4D圖像,而無需外部CPU。由于集成了收發(fā)器和高數(shù)據(jù)處理速度的DSP,該技術(shù)能夠創(chuàng)建精確的態(tài)勢場景。

該系統(tǒng)可以顯示人和物體的大小、位置和移動情況,無需使用攝像頭就能對環(huán)境進行完整的實時分類。而且,它不像攝像頭那樣,不會侵犯個人隱私。

至于RF SoC,該系統(tǒng)采用超寬帶(UWB)系統(tǒng),可探測人及其在空間中的位置。UWB通過使用持續(xù)時間極短(從幾十皮秒到幾納秒)的RF能量脈沖來發(fā)射和接收信號。實際上,它是一種允許在十分之一瓦的天線上利用電能達到每秒千兆比特的頻帶。這種技術(shù)的優(yōu)點在于,由于脈沖本身的反射,脈沖的短暫性使得UWB對干擾不太敏感。

成本分析專家Stéphane Elisabeth說,RF SoC中的MCU“只將SRAM數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換成USB數(shù)據(jù)流類型”,這一步至關(guān)重要,因為它使Vayyar的RF SoC中立且靈活,足以與系統(tǒng)設(shè)計師選擇的任何外部CPU或應(yīng)用處理器協(xié)同工作。不管是高通公司的Snapdragon,還是其他公司的應(yīng)用處理器。如果需要,它都可以執(zhí)行復(fù)雜的成像算法。

對于汽車應(yīng)用,Tier 1和汽車主機廠正在為ADAS和車內(nèi)占用檢測開發(fā)成像雷達。正是這個Walabot Home系統(tǒng),讓Vayyar在汽車市場取得了進展。

汽車級雷達再接再厲

利用相控陣、數(shù)字波束形成和多輸入多輸出(MIMO)技術(shù),汽車雷達系統(tǒng)的能力不斷擴大。目前,特斯拉Model 3使用一臺雷達(大陸ARS4-A),已具有掃描短距離和遠距離的數(shù)字波束成形能力,實現(xiàn)碰撞警告、緊急制動輔助、碰撞緩解或自適應(yīng)巡航控制(ACC)。但是,事故的頻發(fā)讓人們總覺得它還少點什么。馬斯克死活不用激光雷達(LiDAR),能夠產(chǎn)生高分辨率4D點云的4D成像雷達是不是可以實現(xiàn)更高精度的目標檢測、分類和跟蹤呢?
據(jù)介紹,高分辨率4D點云可以在距離上提取前所未有的4D(X、Y、Z、多普勒)分辨率,使運動目標能夠在高速下立即從靜止雜波中分離出來。

專有4D體素點云技術(shù)構(gòu)建高分辨率4D可視化 Vayyar的多功能解決方案采用高性能4D片上成像雷達(RoC)形式,具有超大面積覆蓋范圍和超寬的方位角及仰角視野。該芯片支持先進的MIMO天線陣列設(shè)計,最多48個收發(fā)器。它能以高粒度4D點云圖像生成獨特的豐富和精確的數(shù)據(jù)輸出。所有后處理成像和/或機器學(xué)習(xí)都在芯片上執(zhí)行,消除了外部計算需求。傳感器的數(shù)據(jù)滿足了當(dāng)前和新興的挑戰(zhàn)性要求,這些要求包括對車內(nèi)和車外的多個目標進行跟蹤和分類,從最近20厘米到最遠100米。

這一獨特的多功能平臺大大減少了傳感器和相關(guān)SOP程序的總數(shù),降低了直接和間接成本,同時在眾多應(yīng)用中提供了很好的安全功能。

Vayyar汽車業(yè)務(wù)開發(fā)總監(jiān)Ian Podkamien介紹說:“我們的4D成像雷達芯片可以幫助駕駛員在低速行駛時使用點云數(shù)據(jù)進行泊車輔助,在高速行駛時還可以通過盲點檢測(BSD)、自動緊急制動(AEB)、前后碰撞警告(FCW和RCW)、前方橫向來車預(yù)警(FCTA)和倒車預(yù)警系統(tǒng)(RCTA),以及對障礙物高度和其他障礙物進行預(yù)警?！?/p>

Vayyar最新的基于MIMO技術(shù)的汽車級雷達芯片覆蓋3GHz-81GHz成像和雷達波段,有72個發(fā)射器和72個接收器。傳感器通過集成的高性能DSP和大內(nèi)存增強,可以執(zhí)行復(fù)雜的成像算法,而不需要外部CPU。

智能雷達傳感器實現(xiàn)經(jīng)濟高效和安全內(nèi)飾 新雷達的下一代自主智能感測技術(shù)為智能座艙賦予了更大信心。在車內(nèi)用一個傳感器取代了多個傳感器,為CPD、增強型SBR和其他車內(nèi)應(yīng)用提供兩排座椅和擱腳空間的全覆蓋。

今天的CPD主要局限于后座提醒系統(tǒng)。相比之下,Vayyar的傳感器監(jiān)控整個座艙,根據(jù)成人和兒童的體型對他們進行分類,以避免事故。
除了同時支持多個應(yīng)用,該平臺還減少了每個功能使用的傳感器數(shù)量。例如,SBR傳統(tǒng)上需要五個傳感器,現(xiàn)在的解決方案只需要一個,覆蓋所有五個座位,消除了錯誤警報,例如沉重行李引起的誤報。

針對前方和后方道路,座艙外傳感器空間更是一個問題,因為ADAS和AV(自動駕駛)系統(tǒng)占用了大量空間,更不用說布線、ECU和所需的功耗了。對于ADAS應(yīng)用,2到4個Vayyar傳感器可替代多達20個其他傳感器,為一系列uSRR(超短程雷達)、SRR(短程雷達)和MRR(中程雷達)應(yīng)用提供了優(yōu)化的魯棒性和分辨率。

該解決方案的高分辨率也非常適合更復(fù)雜的新興ADAS功能,例如:泊車輔助、交叉路口交通警報和自動緊急制動、自動緊急制動+倒車監(jiān)控+碰撞警告、盲點檢測+碰撞警告+泊車輔助、自適應(yīng)巡航控制+盲點檢測+碰撞警告等。更重要的是,它符合包括歐洲NCAP測評要求在內(nèi)的2020-2025年路線圖及以后多個協(xié)議的要求。

行業(yè)需要合作創(chuàng)新

去年11月,美國跨國公司Koch Industries的投資子公司科KDT主導(dǎo)的D輪融資中,Vayyar籌集了1．09億美元,因為這可能為Vayyar的成像傳感器打開更多細分市場。

據(jù)了解,今年早些時候,Vayyar與日本汽車零部件公司愛信精工(Aisin Seiki)建立了合作關(guān)系,尋求聯(lián)合開發(fā)“用于車輛的4D高分辨率短程外部傳感器”,用于盲點檢測等應(yīng)用。

如今,Vayyar的業(yè)務(wù)已從零售和智能家居進入汽車市場,其目標是在增長領(lǐng)域迅速擴張。在汽車領(lǐng)域,Vayyar的芯片能夠?qū)崿F(xiàn)車內(nèi)乘客的定位和分類、乘客性質(zhì)、生命體征和姿勢分析,以及360°外部地圖,包括監(jiān)控車輛周圍的汽車、物體和行人。

英特爾前副總裁、Vayyar的CEO Raviv Melamed表示:“我們提供了一種車內(nèi)解決方案,可以監(jiān)控車內(nèi)乘客,并在出現(xiàn)問題時發(fā)出警報——當(dāng)嬰兒意外留在車內(nèi)并造成可怕后果時,我們看到了對這類技術(shù)的大量需求?！?/p>

Raviv Melamed 兩年前,法國汽車供應(yīng)商法雷奧宣布將Vayyar的雷達傳感器與產(chǎn)品集成,以監(jiān)測嬰兒的呼吸,并在緊急情況下觸發(fā)警報。這為汽車市場的量產(chǎn)應(yīng)用做好了準備。

當(dāng)被問及公司的長期愿景時,Melamed說:“重要的是,我們的解決方案可滿足歐盟NCAP高達35%的要求,同時每輛車可降低數(shù)百美元成本,在大批量車型的整個生命周期內(nèi)可節(jié)省超過10億美元?！彼嘈?在一個由不斷增長的成本和復(fù)雜性所定義的極端競爭環(huán)境中,Vayyar經(jīng)過充分測試和驗證的多功能傳感器是一個真正的游戲規(guī)則改變者。其業(yè)界領(lǐng)先的安全性、卓越的評級、完全的合規(guī)性,更能以最小的努力實現(xiàn)可觀的規(guī)模經(jīng)濟。關(guān)于合作,Melamed表示,Vayyar目前正在與軟銀、法雷奧、博澤(BROSE)等合作,“希望在不久的將來宣布的幾個激動人心的頭部企業(yè)和Tier-1品牌?！?/p>