集中式雷达系统是感知体系中的关键部分,通过多个外置毫米波雷达和集中式处理架构的应用,可以提高环境感知的准确性和稳定性。与单一传感器相比,这种架构能够克服特定情况下传感器的局限性,为智能汽车实现自动驾驶提供更全面、可靠的感知能力。
目前,主流的环境传感器主要包括视觉技术和传感器融合技术。通过综合利用多种传感器(如摄像头、雷达和激光雷达)和数据融合算法,可以提高环境感知的准确性和稳定性。然而,感知技术领域对毫米波雷达的需求也在不断增长。
在自动驾驶系统的应用中,随着电子和电气(EE)架构进一步融合,雷达处理系统也出现了一种新的发展方向,即采用多个外置毫米波雷达和集中式处理架构,这种方法带来了很大的好处。
Part 1
为什么会出现集中式处理雷达系统?
传统上,雷达系统采用边缘处理方式进行数据处理,需要在雷达传感器附近安装处理器和计算单元,这增加了系统的复杂性和成本。由于雷达会产生大量的数据(高达数TB),过去的处理方式是在本地进行数据处理。而集中式处理雷达系统将雷达数据进行收集并传输到中央处理器,进行更高效和协调的处理,提高整体性能和功能。集中式雷达处理系统带来的优势非常明显,主要体现在以下几个方面:
● 数据整合与分析:集中处理系统可以整合来自多个雷达传感器的数据,实现信息的全面集成和准确分析。这样,在中央计算系统中,可以利用高算力芯片提供更为精准、全面的环境感知。
● 实时决策: 中央处理单元能够迅速处理来自多个传感器的数据,实时生成环境识别结果和决策信息,围绕全局性考虑,可以提高雷达的反应速度。
● 资源共享和优化: 集中式处理允许更好地管理计算和存储资源,实现资源的共享和优化,提高系统的整体性能,同时也节省了能源和硬件成本。
● 网络传输减少: 集中式处理减少了传感器与处理单元之间的数据传输量,从而减小了对网络带宽和延迟的需求,这种优化提高了系统的稳定性和响应速度。
● 灵活性和可扩展性:集中式处理架构具有高度的灵活性和可扩展性。系统可以根据需求灵活增加或替换传感器,并进行相应的系统调整和配置。这种灵活性使得系统更容易适应不同驾驶场景和需求。
具有集中处理的雷达系统代表了高计算能力系统下的一种新方法,当然,实现这种架构,需要能够处理这种类型的数据传输的高效连接技术。
Part 2
在当前汽车领域的高级驾驶辅助系统(ADAS)、自动驾驶系统(ADS)和车内信息娱乐系统(IVI)中,A-PHY技术扮演着重要的角色。A-PHY是一种标准化的高速传输技术,它不仅具备高带宽、低延迟和可靠性等特点,还为整个汽车行业提供了一种统一的解决方案。其标准化特性使得不同厂商和设备之间能够实现互操作性,从而推动了整个行业的发展和创新。MIPI联盟制定的MIPI A-PHY标准是汽车领域的一项重大革新,具备卓越的电磁兼容性(EMC)、超高带宽,简化了汽车架构,同时保障了端到端的安全性。这项标准不仅满足了汽车行业对高带宽、低延迟和可靠性的需求,还推动了行业内的创新发展。
事实上,A-PHY正在彻底改变传感器之间的连接方式。在过去,使用专有桥接技术或组件连接不同的系统、设备或接口时,常常受到各种标准和限制的制约,导致了功能受限和兼容性问题的存在。而MIPI A-PHY的标准化协议消除了这些问题,使得传感器之间的连接更加灵活和通用,实现了数据传输和通信功能的扩展。MIPI A-PHY还带来了额外的好处,可以直接在传感器内部集成A-PHY,无需额外的桥接设备,彻底消除了桥接解决方案的需求。这种创新性的集成方法不仅简化了系统的设计和实现过程,也为未来的汽车技术发展提供了更为可靠和高效的解决方案。
Part 3
毫米波雷达技术趋势和未来发展
通过采用集中式处理方法、结合硬件/软件分离和PoDL等技术,系统设计变得更为简化,组件数量减少,同时生产和维护流程也得到了优化,从而降低了雷达系统的总成本。这种创新的雷达系统设计方法实现了一种“Raw Data + Power”架构。其中,原始数据指的是各种传感器(包括摄像头、雷达、激光雷达等)获取的未经处理或转换的数字或模拟数据,其中包含了汽车周围环境的信息,如道路、障碍物、交通标志等。
● 降本:雷达技术的简化趋势
电源部分则涵盖了为传感器、控制单元、执行器和其他电子设备提供电能的系统,确保这些设备能够正常运行。将原始数据和电源结合起来,形成了一种创新架构,支持汽车感知、控制功能的实现。在简化雷达系统的同时,升级到集中式处理雷达系统时,仍然可以继续使用现有的UTP(非屏蔽双绞线)线束进行数据传输,无需更换整个线束系统,从而节省了成本和工作量。这一创新设计方法为现有系统的升级提供了便利,同时为未来的技术发展奠定了坚实基础。
● Valens解决连接挑战的技术和特点
面对连接挑战,Valens凭借符合A-PHY标准的芯片组,提供高速、可靠和安全的数据传输解决方案,满足了汽车行业对于高带宽、低延迟和稳定性的需求。其独特的创新能力和技术优势使得Valens在驾驶辅助技术领域占据领先地位。
Valens还通过单根电缆和连接器为设备提供电源,实现了综合能力的全面应用。这种高带宽数据处理、快速通信接口和电缆供电的协同作用,显著提高了连接性能和简化了连接方案,满足了多样化应用场景的需求。
Valens将MIPI A-PHY技术融入其雷达系统中,使12部MMIC雷达的原始数据能够高效传输到中央处理单元进行分析和处理。这种技术为汽车安全系统和自动驾驶等领域提供了广泛适用的数据,如目标检测、跟踪和决策。通过采用MIPI A-PHY连接技术,Valens开发了面向集中式处理的精简雷达设计,将雷达的原始数据传输至集中式电控单元(ECU),实现高效数据传输。同时,利用快速SPI进行雷达管理,进一步提高了系统的整体性能和功能。这一综合方法不仅提高了数据处理效率,还为系统的高效运作和创新功能提供了强大支持。
Part 4
这不仅仅停留在理论层面。很多公司正在开发具有集中处理功能的软件定义雷达。一个例子来自智能雷达系统(SRS),这是一家韩国公司,该公司正在开发具有MIPI A-PHY连接的集中处理雷达,将原始数据从雷达的MMIC传输到中央ECU。雷达使用A-PHY提供的快速SPI控制接口,该项目是专门为一家汽车OEM设计的。
另一个例子来自离家较近的地方——Intron旗下的一家中国公司G-Pulse。G-Pulse基于A-PHY,利用Valens的VA7000芯片组系列,创建了一种具有集中处理功能的4D毫米波雷达。这种软件定义的雷达能够通过UTP线缆运行,成本低、能耗低、效率高。
小结
随着自动驾驶进入新的阶段,需采用各种创新的办法解决毫米波雷达系统的成本和复杂性问题,将数据传输到中央计算平台进行集中分析和处理,可以实现雷达数据更高效和协调的处理,显著提升雷达系统的整体性能和功能,真正实现多传感器的有效融合处理。
据最新报道,Valens和英特尔代工服务部门(IFS, Intel Foundry Services)宣布了一项重要合作。双方将利用英特尔先进的制造工艺生产符合MIPI A-PHY标准的芯片组,以满足市场对于创新连接解决方案的需求。这一合作进一步加强了Valens和英特尔之间的战略合作关系,并且为推动汽车行业的芯片模块架构发挥了重要作用。
Valens和英特尔的合作将进一步推动集中式雷达系统的研发和应用。借助英特尔先进的制造工艺,生产符合MIPI A-PHY标准的芯片组,将为集中式雷达系统的发展提供关键支持。这不仅将提高每个传感器的性能,还有望降低成本,推动集中式雷达系统在自动辅助驾驶技术中的广泛应用。
随着集中式雷达系统的进一步发展,未来智能汽车行业将迎来更加安全和智能化的驾驶体验。Valens和英特尔的合作为实现自动驾驶技术的商业化应用奠定了坚实基础,并有望为智能交通的发展做出积极贡献。我们期待看到这一合作在未来的汽车行业中取得更多突破和成果。
Valens符合MIPI A-PHY标准的芯片的应用将为汽车行业创新赋能,引领新一代集中式雷达的发展,Valens的技术能力和优势正在助力行业提高连接性能,简化连接方案,并满足多样化应用场景的紧迫需求。