自動駕駛中的傳感器技術45—

本文詳細介紹4D雷達相關解決方案，4D雷達關鍵詞：4D Imaging Radar

1、4D雷達特點

Ref：https://pdf.dfcfw.com/pdf/H3_AP202309071598013225_1.pdf

2、傳統三大家的4D雷達解決方案

NXP

MCU	說明	MMIC	說明
S32R29x	支持2級聯（6T8R）	TEF82xx（3T4R）	3T4R的單芯片MMIC，可級聯
S32R41	支持2級聯（6T8R或8T8R）	TEF????（8T8R）	某8T8R的單芯片MMIC，可級聯
S32R45	支持4級聯（12T16R）
S32R43	支持2級聯（16T16R）
S32R47	支持3級聯（24T24R）

Ref：https://www.eet-china.com/news/202507158519.html

MCU	說明	MMIC	說明
AM2732R	支持2級聯（6T8R）	AWR2243（3T4R）	3T4R的單芯片MMIC，可級聯
AM2752x	支持2級聯	AWR2188（8T8R）	8T8R的單芯片MMIC，可級聯
TDA4x	支持4級聯
TDA4x Plus	支持4級聯

Infineon

MCU	說明	MMIC	說明
TC39xA	支持2級聯（6T8R）	CTRX8161（3T4R）	3T4R的單芯片MMIC，可級聯
TC45x		CTRX8181（4T4R）	4T4R的單芯片MMIC，不能級聯
		CTRX8191F（4T4R）	8T8R的單芯片MMIC，可級聯

Ref：高性能與復雜級聯系統的77GHz毫米波雷達

趨勢小結

8T8R是一個趨勢；
增加4D雷達本身的算力是一個趨勢；
4級聯是一個趨勢；
2級聯對比傳統的3發4收可能的優缺點：作用距離顯著增加，業內整體水平提高到接近300m（對小汽車）；提供了更好的水平角和俯仰角分辨率，方位角分辨率從3°提高到2°，俯仰角具備了3°的分辨率；
4級聯對比2級聯的6發8收可能的優缺點：提供了更好的水平角和俯仰角分辨率，方位角分辨率從2°提高到1°，俯仰角分辨率從3°提高到2.5°；作用距離提升到300m+；

3、新勢力4D雷達解決方案

下圖是新勢力4D雷達解決方案匯總

Vayyar

Vayyar成立于2011年，旨在通過“全方位”4D傳感器徹底改善車輛安全性和成本。利用其芯片上雷達（Radar-on-Chip，RoC）平臺，Vayyar創造了一個突破性的車輛安全解決方案，用一個芯片可以取代十幾個其他傳感器，且不需要昂貴的激光雷達和攝像頭。

這款高性能 4D 成像片上雷達 (RoC) 支持多達 48 個收發器（24T24R），可提供超越標準 79 GHz 汽車雷達解決方案的卓越分辨率。它提供無與倫比的方位角-仰角視場，帶來豐富的高度和深度感知，零最小距離和無盲區，即使在高速行駛下也能實現全面的實時監控。

注意：圖3中關于Vayyar的收發通道數有誤。

Ref：https://vayyar.com/auto/technology/79ghz/

Arbe

Arbe 芯片組的海量通道陣列使下一代雷達能夠將 L2+ 提升到更高的安全級別，以低功耗和低成本實現可靠的自主性。

Arbe 的專利處理器芯片集成了雷達處理單元 (RPU) 架構和嵌入式雷達信號處理算法，可轉換海量原始數據，同時保持較低的硅片功耗。該汽車級片上系統 (SOC) 包括：安全處理器、安全模塊、雙核 DSP 和應用處理器。

處理來自 2,304 個虛擬通道的實時數據
以每秒 20 幀的速度提供 >10K 次檢測
3Tbps 等效處理吞吐量
包含 DSP 內核以適應 OEM 算法
點云和對象列表輸出

Arbe 專有的汽車級接收芯片采用最新的射頻處理技術，采用全新的 FDSOI CMOS 工藝 22FDX。該芯片專為支持 TD-MIMO 而設計，在靈敏度、通道隔離度和噪聲系數方面均擁有業內最佳的性能。Arbe 以市場上最低的單通道成本實現了最先進的毫米波接收性能。該接收芯片包含 12 個輸入通道，可用于 12 至 48 個接收通道的系統。

Arbe 專有的汽車級發射芯片采用最新的射頻處理技術，采用全新的 FDSOI CMOS 工藝 22FDX。該芯片專為支持 TD-MIMO 而設計，并擁有一流的輸出功率和功耗性能。Arbe 以市場上最低的單通道成本實現了最先進的毫米波發射性能。該發射芯片包含 24 個通道，可用于 24 至 48 個接收通道的系統，并支持 6 個通道并行進行波束賦形和轉向。

以下是兩款基于Arbe芯片組方案的雷達

Ref：https://arberobotics.com/chipset/

Uhnder

Uhnder 的數字雷達具有一流的精度，能夠在全天候和光照條件下感知近距離和遠距離的移動或靜止物體（無論大小），同時還能減輕與其他雷達之間的相互干擾。

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 的雷達芯片采用相位調制連續波 (PMCW)，PMCW 的一個優點是，該架構不存在距離多普勒模糊。PMCW 雷達的距離響應類似于圖釘，這意味著可以同時實現高距離和多普勒分辨率。PMCW 的波形生成非常簡單：雙相調制的實現非常簡單。

Uhnder 的設計始于碼域中用于 MIMO 的無干擾代碼，例如用于通信的碼分多址 (CDMA)。這是一種強大的檢測方法，具有更高的角度分辨率，可以清晰地識別一定距離內靠近的兩個物體。他們使用 CDMA 代碼來調制 76 GHz 至 81 GHz 之間的載波。憑借這種數字代碼調制 (DCM) 技術，他們比 FMCW 具有多項優勢。其中一個優勢是，對于芯片的模擬部分，對于相同數量的通道，Uhnder 的面積比大多數競爭對手小 8 到 10 倍。另一個優勢是，由于它們是相干的并使用碼域分集，因此它們具有 12 個發射通道和 16 個接收通道，能夠獲得 192 個虛擬接收器 (VRX)，此外，它們能夠對兩組天線進行時間復用，以實現方位角和仰角剖面的覆蓋。

它們的設計還能檢測來自多個其他雷達系統的干擾。CDMA 格式允許多個發射器/接收器相互不干擾。這一點尤其重要，因為進入 2022 年至 2024 年，將會有許多汽車配備雷達。PMCW 雷達的另一個關鍵優勢是它使用二進制序列，通過代碼/波形設計實現 TX 正交性。參考文獻 4 中的論文證明了這一優勢，該雷達采用 4×4 PMCW MIMO 雷達，可以檢測到雷達截面 (RCS) 分別為 5 和 20 dBm的兩個目標，距離相同（相同距離段），但角度不同，角度分辨率較高。

該雷達以兩種模式運行：MIMO 模式，在此模式下，它們向所有發射器發射不同的代碼，并且可以在所有接收器中同時接收這些代碼。由于 PMCW 使用二進制符號，因此 MIMO 雷達具有優勢，如果它們同時發射信號，則需要不同的 TX 天線上近乎完美的正交波形，這對于在駕駛場景中快速照亮物體是必需的。二進制無干擾代碼使正交性成為可能4。他們還可以在相控陣模式下操作芯片，在此模式下，它們對發射器進行數字相位調整，以便在發射器之間發送相同的代碼，從而實現相控陣和波束控制。

芯片上具有很高的可編程性，因為他們犧牲了模擬的簡單性，以增強處理能力，從而提高了靈活性。該公司聲稱這是首款軟件定義雷達。它擁有許多可在軟件中配置的功能，并且片上集成了一些非常強大的DSP，客戶可以根據需要進行編程，從而實現產品的差異化。這種靈活性從模擬開始，一直延伸到軟件。

Ref：https://www.uhnder.com/products/

Ref：https://www.ednasia.com/a-digital-mmw-radar-ic-for-automotive-use/

Mobileye

圖3中的Mobileye radar芯片有誤，是其Lidar芯片