6月6日, “2024加特兰日”在上海成功举办。适逢公司成立十周年之际,加特兰围绕“Next Wave”这一主题,发布了全新毫米波雷达芯片平台、技术和方案。
其中,昆仑和澜沧这一对短距离雷达新品被加特兰创始人陈嘉澍博士称为“六边形战士”,在主要六个关键维度上,该系列产品都有着出色表现,且毫无短板,能够应对目前短距离市场的多种创新应用需求。
陈嘉澍表示,过去十年,毫米波雷达都是围绕辅助驾驶和自动驾驶系统来定义的,并没有针对新兴的短距离市场而设计,但实际上距离不同,应用不同,对于产品的需求也并不完全相同。
陈嘉澍举例道,比如自动开合门避障系统中,由于车身周围障碍物千奇百怪,因此需要对环境进行精准3D刻画,毫米波雷达则非常适合。另外对于舱内应用而言,儿童遗留探测正在逐步成为新车的标配,毫米波雷达对于微动非常敏感,可以探测呼吸心跳,不会受座椅等遮挡,且没有隐私问题,因此非常适合该功能。
加特兰雷达产品线总监王政强调,昆仑和澜沧并不是传统意义的超短距雷达USRR(Ultra-Short Range Radar)。昆仑和澜沧USRR名称中的U,并不仅代表Ultra超短距离,更代表Universal通用短距离,可以应对新兴短距雷达市场的差异化需求。
通用型短距雷达需要哪六个维度的能力?
陈嘉澍表示,对于毫米波雷达而言,6个维度包括了链路预算、角度探测能力、使用场景多样性、功耗效率、尺寸和成本,不同场景,不同雷达对于6个维度的需求不尽相同。
对于成像雷达而言,其对于性能要求最为苛刻,要求的探测距离最远,弱目标侦测能力最强,因此其对于链路预算、角度探测能力是最强的,相比而言尺寸、成本、功耗都不做太多要求。
对于大量应用的ADAS雷达而言,其要求非常综合,6个维度相对比较平均即可。
而新兴的短距雷达,则有着与ADAS不同的要求,比如由于其距离近,因此需要有更加精准的角度探测能力才能进行精细的3D刻画,另外在门雷达、CPD、哨兵等应用中,尺寸严格受限因此也需要系统更加小巧,同时功耗也要更低以减少散热。
昆仑和澜沧在这6个维度的表现如何?王政在发布会上给予了详细解读。
角度探测能力:首创六发六收SoC
角度探测性能跟雷达通道数正相关的。昆仑和澜沧配备了6发6收通道,一共可以实现36个通道,而目前市场常见的雷达是4发4收产品,只能提供16个通道。
除了通道数增加之外,每个发射器TX提供了9.5dB发射功率,RX接收通道的噪声系数为13dB,功率有所降低,但这可以降低芯片功耗,同时性能也足够覆盖短距离的应用。
口说无凭,王政也给出了实际的测试指标,以证明收发通道数增多带来的好处。
基于55度到75度大角度探测,在4发4收情况下,随着单通道信噪比从20dB到0dB,角度探测精度恶化到30度以上的水平。而采用6发6收的系统时,角度探测精度依然可以做到2-3度内。“盖着毛毯的小孩,或者门边上的树枝、雪糕筒等都可以稳定检测出来。”王政说道。
在3dB幅度误差,7dB幅度误差,以及10dB幅度误差下,4发4收的产品最高会出现20度以上的检测误差。而6发6收情况下,解角误差始终稳定在2度之内。
使用场景多样性:引入RSP灵活的信号处理能力
王政表示,短距离应用的场景不同,因此需要不同的信号处理和数据处理,尤其是对于信号处理而言,都依赖硬件加速器来实现。因此在昆仑和澜沧中,处理架构由BBA(Baseband Accelerator基带加速器)升级为RSP(Radar Signal Processor雷达处理器)架构。
通过新增指令集、支持并行指令队列以及优化底层计算单元、提高主频等方式,RSP实现了更高且更灵活的处理能力。
王政表示,传统的BBA方式,是为了服务ADAS前雷达和角雷达,是算力和成本的完美甜蜜点。然而在舱内应用中并不合适。比如为了探测微动信号,需要把BBA内存中的每一帧数据拿到CPU内存中,进行数据重拍再返回BBA引擎进行帧与帧之间的对比,这会增加CPU开销。而对于解角,BBA中的DML引擎无法针对舱内多径、同距、同速目标处理,依然需要依赖外部CPU。
而RSP架构可以完全利用内部DMA进行数据重排或者执行最合适的解角算法,无需外部CPU的干预,从而节省了处理资源和时间。
功率效率:极低工作功耗与待机功耗
王政指出,大部分近距离雷达功耗需求在2W内,哨兵模式则要求是mW级别。昆仑中新增了更多的电源开关,可以在空闲状态关闭射频、数字处理单元等,。同时,昆仑还提供多种休眠模式以应对不同功耗及处理需求。甚至在深度休眠下,只有1.3mW,且启动时间低于5ms。
“加特兰的低功耗设计,一直在市面上拥有与独特的辨识度。”王政说道。
尺寸:AiP降低芯片尺寸
王政表示,在模组尺寸受限同时收发器增多时,会给天线设计带来更高挑战。澜沧产品提供了AiP(Antenna-in-Package,封装中天线),不单简化了天线设计,同时还将PCB天线部分面积缩小30%以上。
目前加特兰AiP产品已累计出货百万片,经过了市场的验证。
成本:高集成但是低成本
昆仑与澜沧集成了双核225MHz CPU,超过1.8MB片上存储,HSM安全模块,具有以太网、LIN、CAN/CAN-FD等接口。
这种高集成度下,且6发6收的情况下,经过极致优化及适量裁剪,相比Alps pro芯片面积少了20%,比第一代Alps芯片少了7%。
链路预算:超越超短距
王政指出,昆仑USRR不止可应用于超短距雷达市场,通过简单的2发射通道的波束赋形,在3发6收的场景下,昆仑USRR可以达到12dB的等效发射功率,因而可以拥有超过100m的探测距离,这也赋予昆仑USRR角雷达的探测能力。
“用一句话来概括,我们用了一个比2发4收产品更有竞争力的价格,实现了比当前市面上3发4收、4发4收产品更强大的能力。”王政总结道。
实际场景评测
加特兰分别以昆仑在门雷达、舱内人员检测、哨兵模式中的实际结果,证明了该产品的近距离优势。
比如在门雷达中,评测了包括俯仰探测、开门安全区域、弱目标稳定检测等等需求,6发6收产品都更为精准。
在人员检测方面,由于6发6收可以输出更多的点云,其每一帧点云的位置的稳定性也是最高的。在加特兰给出的测试中,后排边上和中间坐了人,但另外一边没坐人,在这种干扰下,4发4收产品有概率误判占座情况,而在采用6发6收的澜沧产品中,误报率可以控制在0.2%以内。
写在最后
加特兰之所以能够推出昆仑和澜沧这一对六边形战士,离不开其在CMOS毫米波雷达领域的深耕。一方面,作为首家推出CMOS毫米波雷达的供应商,积累了雷达相关的开发及优化经验。另外,则是在市场端深度了解用户需求,通过与OEM、Tier1在内的客户进行深入交流,从场景出发,挖掘细分市场,并打造易于使用的客制化产品。