自动驾驶中的传感器技术45——Radar（6）
本文详细介绍4D雷达相关解决方案，4D雷达关键词：4D Imaging Radar
1、4D雷达特点
Ref：https://pdf.dfcfw.com/pdf/H3_AP202309071598013225_1.pdf
2、传统三大家的4D雷达解决方案
NXP
| MCU | 说明 | MMIC | 说明 |
|---|---|---|---|
| S32R29x | 支持2级联（6T8R） | TEF82xx（3T4R） | 3T4R的单芯片MMIC，可级联 |
| S32R41 | 支持2级联（6T8R或8T8R） | TEF????（8T8R） | 某8T8R的单芯片MMIC，可级联 |
| S32R45 | 支持4级联（12T16R） | ||
| S32R43 | 支持2级联（16T16R） | ||
| S32R47 | 支持3级联（24T24R） |
Ref：https://www.eet-china.com/news/202507158519.html
TI
| MCU | 说明 | MMIC | 说明 |
|---|---|---|---|
| AM2732R | 支持2级联（6T8R） | AWR2243（3T4R） | 3T4R的单芯片MMIC，可级联 |
| AM2752x | 支持2级联 | AWR2188（8T8R） | 8T8R的单芯片MMIC，可级联 |
| TDA4x | 支持4级联 | ||
| TDA4x Plus | 支持4级联 |
Infineon
| MCU | 说明 | MMIC | 说明 |
|---|---|---|---|
| TC39xA | 支持2级联（6T8R） | CTRX8161（3T4R） | 3T4R的单芯片MMIC，可级联 |
| TC45x | CTRX8181（4T4R） | 4T4R的单芯片MMIC，不能级联 | |
| CTRX8191F（4T4R） | 8T8R的单芯片MMIC，可级联 |
Ref：高性能与复杂级联系统的77GHz毫米波雷达
趋势小结
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8T8R是一个趋势；
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增加4D雷达本身的算力是一个趋势；
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4级联是一个趋势；
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2级联对比传统的3发4收可能的优缺点： 作用距离显著增加，业内整体水平提高到接近300m（对小汽车）； 提供了更好的水平角和俯仰角分辨率，方位角分辨率从3°提高到2°，俯仰角具备了3°的分辨率；
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4级联对比2级联的6发8收可能的优缺点：提供了更好的水平角和俯仰角分辨率，方位角分辨率从2°提高到1°，俯仰角分辨率从3°提高到2.5°；作用距离提升到300m+；
3、新势力4D雷达解决方案
下图是新势力4D雷达解决方案汇总
Vayyar
Vayyar成立于2011年，旨在通过“全方位”4D传感器彻底改善车辆安全性和成本。利用其芯片上雷达（Radar-on-Chip，RoC）平台，Vayyar创造了一个突破性的车辆安全解决方案，用一个芯片可以取代十几个其他传感器，且不需要昂贵的激光雷达和摄像头。
这款高性能 4D 成像片上雷达 (RoC) 支持多达 48 个收发器（24T24R），可提供超越标准 79 GHz 汽车雷达解决方案的卓越分辨率。它提供无与伦比的方位角-仰角视场，带来丰富的高度和深度感知，零最小距离和无盲区，即使在高速行驶下也能实现全面的实时监控。
注意：图3中关于Vayyar的收发通道数有误。
Ref：https://vayyar.com/auto/technology/79ghz/
Arbe
Arbe 芯片组的海量通道阵列使下一代雷达能够将 L2+ 提升到更高的安全级别，以低功耗和低成本实现可靠的自主性。
Arbe 的专利处理器芯片集成了雷达处理单元 (RPU) 架构和嵌入式雷达信号处理算法，可转换海量原始数据，同时保持较低的硅片功耗。该汽车级片上系统 (SOC) 包括：安全处理器、安全模块、双核 DSP 和应用处理器。
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处理来自 2,304 个虚拟通道的实时数据
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以每秒 20 帧的速度提供 >10K 次检测
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3Tbps 等效处理吞吐量
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包含 DSP 内核以适应 OEM 算法
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点云和对象列表输出
Arbe 专有的汽车级接收芯片采用最新的射频处理技术，采用全新的 FDSOI CMOS 工艺 22FDX。该芯片专为支持 TD-MIMO 而设计，在灵敏度、通道隔离度和噪声系数方面均拥有业内最佳的性能。Arbe 以市场上最低的单通道成本实现了最先进的毫米波接收性能。该接收芯片包含 12 个输入通道，可用于 12 至 48 个接收通道的系统。
Arbe 专有的汽车级发射芯片采用最新的射频处理技术，采用全新的 FDSOI CMOS 工艺 22FDX。该芯片专为支持 TD-MIMO 而设计，并拥有一流的输出功率和功耗性能。Arbe 以市场上最低的单通道成本实现了最先进的毫米波发射性能。该发射芯片包含 24 个通道，可用于 24 至 48 个接收通道的系统，并支持 6 个通道并行进行波束赋形和转向。
以下是两款基于Arbe芯片组方案的雷达
Ref：https://arberobotics.com/chipset/
Uhnder
Uhnder 的数字雷达具有一流的精度，能够在全天候和光照条件下感知近距离和远距离的移动或静止物体（无论大小），同时还能减轻与其他雷达之间的相互干扰。
S81：Up to 96 Virtual Receive Channels (VRx) – True MIMO • 8 Receive Antenna Channels (Rx) • Up to 12 Transmit Antenna Channels (Tx)
S80：192 Virtual Receive Channels (VRx) • 2x8 Receive Antenna Channels (Rx) • 12 Transmit Antenna Channels (Tx) • 96 VRx with True MIMO
Uhnder 的雷达芯片采用相位调制连续波 (PMCW)，PMCW 的一个优点是，该架构不存在距离多普勒模糊。PMCW 雷达的距离响应类似于图钉，这意味着可以同时实现高距离和多普勒分辨率。PMCW 的波形生成非常简单：双相调制的实现非常简单。
Uhnder 的设计始于码域中用于 MIMO 的无干扰代码，例如用于通信的码分多址 (CDMA)。这是一种强大的检测方法，具有更高的角度分辨率，可以清晰地识别一定距离内靠近的两个物体。他们使用 CDMA 代码来调制 76 GHz 至 81 GHz 之间的载波。凭借这种数字代码调制 (DCM) 技术，他们比 FMCW 具有多项优势。其中一个优势是，对于芯片的模拟部分，对于相同数量的通道，Uhnder 的面积比大多数竞争对手小 8 到 10 倍。另一个优势是，由于它们是相干的并使用码域分集，因此它们具有 12 个发射通道和 16 个接收通道，能够获得 192 个虚拟接收器 (VRX)，此外，它们能够对两组天线进行时间复用，以实现方位角和仰角剖面的覆盖。
它们的设计还能检测来自多个其他雷达系统的干扰。CDMA 格式允许多个发射器/接收器相互不干扰。这一点尤其重要，因为进入 2022 年至 2024 年，将会有许多汽车配备雷达。PMCW 雷达的另一个关键优势是它使用二进制序列，通过代码/波形设计实现 TX 正交性。参考文献 4 中的论文证明了这一优势，该雷达采用 4×4 PMCW MIMO 雷达，可以检测到雷达截面 (RCS) 分别为 5 和 20 dBm的两个目标，距离相同（相同距离段），但角度不同，角度分辨率较高。
该雷达以两种模式运行：MIMO 模式，在此模式下，它们向所有发射器发射不同的代码，并且可以在所有接收器中同时接收这些代码。由于 PMCW 使用二进制符号，因此 MIMO 雷达具有优势，如果它们同时发射信号，则需要不同的 TX 天线上近乎完美的正交波形，这对于在驾驶场景中快速照亮物体是必需的。二进制无干扰代码使正交性成为可能4。他们还可以在相控阵模式下操作芯片，在此模式下，它们对发射器进行数字相位调整，以便在发射器之间发送相同的代码，从而实现相控阵和波束控制。
芯片上具有很高的可编程性，因为他们牺牲了模拟的简单性，以增强处理能力，从而提高了灵活性。该公司声称这是首款软件定义雷达。它拥有许多可在软件中配置的功能，并且片上集成了一些非常强大的DSP，客户可以根据需要进行编程，从而实现产品的差异化。这种灵活性从模拟开始，一直延伸到软件。
Ref：https://www.uhnder.com/products/
Ref：https://www.ednasia.com/a-digital-mmw-radar-ic-for-automotive-use/
Mobileye
图3中的Mobileye radar芯片有误，是其Lidar芯片
从上图可以看到，Mobileye用其雷达芯片组搭建了一个48T48R的雷达，并给出了相关指标参数。
Ref：Mobileye 真的不行了吗？_文章_新出行
Ref：Mobileye’s imaging radar takes the wheel | Mobileye Blog
小结
48发48收 和 24发12收 对比4片级联的12发16收可能的优缺点：更好的水平角和俯仰角角分辨率，48发48收能达到水平分辨率1.25°，俯仰分辨率1.7°；24发12收能达到水平分辨率2°，俯仰分辨率3°；Uhnder方案目前国内在做Uhnder方案的主要是欧菲光，实现12发16收
Ref：https://36kr.com/p/1916149583486985
