傳統(tǒng)汽車毫米波雷達系統(tǒng)的局限性眾所周知。分辨率低，無法分辨鄰近目標，誤報漏檢，以及在高速場景下的大數(shù)據(jù)信息處理能力受限。

但在目前激光雷達價格居高不下，技術路線（機械式無法過車規(guī)，MEMS、FLASH、相控陣技術路線不確定）待定的狀況下， 毫米波雷達本身獨有的全天候條件適應能力，依然被很多研發(fā)人員視為L1-L3級別自動駕駛下與視覺傳感器的融合首選。

德州儀器(TI)近日宣布，其高集成度超寬帶AWR1642 及IWR1642 毫米波傳感器實現(xiàn)批量生產(chǎn)。按照目前的前裝量產(chǎn)車時間點，搭載上述芯片方案的毫米波雷達的新車將在今年年底到2019年中期批量上市。

一年前，TI正式推出了單芯片CMOS毫米波方案，分為AWR和IWR兩個體系。A代表Automotive（汽車），I代表Industrial（工業(yè)）。AWR又分為12xx、14xx、16xx。后面的兩位數(shù)字代表收發(fā)天線數(shù)，比如AWR1243代表3發(fā)4收。采用FMCW（調(diào)頻連續(xù)波）來做波形的發(fā)射與接收。

其中，AWR1243適用于中長程雷達，可用于緊急制動、自適應巡航控制和高速公路高度自動駕駛。AWR1443中集成了MCU，適用于接近感測，比如用于乘員檢測、車身傳感器、駕駛室內(nèi)手勢識別和駕駛員監(jiān)控。

AWR1642則是再增加了DSP在其中，適用于超短和短程雷達，比如盲點檢測、防后方碰撞/警告、車道變更輔助、行人/自行車檢測、防碰撞、路口交通警報、360度視角以及停車輔助。

此前，TI公司透露，這款雷達芯片提供了“小于5厘米分辨率的精度、幾百米范圍的探測速度、高達300公里/小時的速度”。

對于無人駕駛汽車來說，其行駛場景會從高速公路切換到低速密集區(qū)域，因此整個探測場景也要不斷進行切換。這就需要實現(xiàn)動態(tài)多模式操作支持。而AWR12xx、14xx、16xx則可以從中遠程到近距離實現(xiàn)完整覆蓋。

這得益于TI的方案將單片微控制器（MCU）和數(shù)字信號處理器（DSP）核心集成在一個芯片上。

更高的集成度可以減少占地面積、功耗和雷達芯片的成本，但同時無性能損失。此前，另一家主流毫米波雷達芯片供應商NXP也將MCU集成在其RF-CMOS收發(fā)器中。

有消息稱，24GHz毫米波雷達全球龍頭企業(yè)海拉，其即將量產(chǎn)的77 GHz雷達傳感器的核心射頻芯片就是基于NXP的RF-CMOS技術工藝。不僅具有射頻收發(fā)模塊，還高度集成了具有連續(xù)數(shù)字信號處理的帶有自診斷的單片微波集成電路。

此前，另一家毫米波雷達芯片主要供應商英飛凌在2016年宣布，和比利時微電子研究中心（IMEC）合作開發(fā)基于28nm CMOS技術的芯片方案。去年，英飛凌宣布已經(jīng)能夠為早期用戶提供一款完整的雷達芯片組。這款芯片組包含一款77/79 GHz單片微波集成電路（MMIC）。

國內(nèi)一家采用TI方案的毫米波雷達初創(chuàng)公司莫吉娜智能相關負責人介紹到，77Ghz雷達的主流市場此大多是采用多芯片的方案、開發(fā)難度、測試設備等都需要長時間線的驗證。

TI的單芯片解決方案的量產(chǎn)改變了這種格局。

單芯片一方面降低了整個77Ghz雷達的研發(fā)難度，產(chǎn)品合格率與成本都會發(fā)生很大變化；另一方面，單芯片的高度集成使得系統(tǒng)識別、速率等都能多信號融合判斷，這也加速了毫米波雷達商用的進程。

另一家采納TI方案的初創(chuàng)公司傲酷雷達（Oculii），則在全球首創(chuàng)了車載4D雷達及高清點云成像雷達?，F(xiàn)在研發(fā)中的高清點云雷達，成像效果將可與16線激光雷達媲美。下一步隨著點的密度增加，甚至可以達到64線激光雷達的效果 。

由于采用了TI的CMOS單芯片解決方案，其77G 4D雷達可以做到火柴盒大小，是ABCD雷達的一半大小。長距雷達測距能達到250米，角度分辨率小于3度，行人和自行車檢測性能突出。

此外，由于用了TI的CMOS單芯片解決方案，其量產(chǎn)價格可以做到比ABCD（Autoliv、Bosch、Continental、Delphi）的現(xiàn)有77GHz毫米波雷達價格更低。其完全開放的接口，容易的數(shù)據(jù)融合等使許多Tier1和主機廠愿意用其雷達做AEB/ACC等L2功能。

這也得益于DSP的集成，同時DSP還是“檢測和分類對象的信號處理”的中心?！癟I的毫米波傳感器內(nèi)的DSP使得有可能對物體進行分類和跟蹤，從而實現(xiàn)邊緣深度學習計算?！?/p>

在TI的毫米波雷達內(nèi)部使用的DSP是一個600 MHz用戶可編程C67X DSP。相同的雷達芯片包含200 MHz用戶可編程ARM CORTEX-R4F處理器。

同時，DSP與MCU、收發(fā)器的集成，也帶來了較少的互連損耗和更快的數(shù)據(jù)處理能力。在沒有激光雷達配置，同時攝像頭場景受限的情況，研發(fā)人員希望毫米波雷達能夠提供前方障礙物的大小、高度判斷識別，甚至基于深度學習能夠識別障礙物屬性。

按照TI相關人士的信息，TI是目前唯一一家提供將收發(fā)前端、DSP和MCU集成到單個芯片上的雷達解決方案。“至少目前我們還沒有看到競爭對手的量產(chǎn)消息?！?/p>

而在高分辨率方面，目前廣泛采用的成像雷達技術解決辦法是采用合成孔徑技術，在不增加天線物理尺寸的基礎上，得到大孔徑的陣列。

與合成孔徑的思想不同，MIMO 雷達是利用多發(fā)多收的天線結構等效形成虛擬的大孔徑陣列，獲得方位上的高分辨力。而這種虛擬陣的形成是實時的，能夠避免傳統(tǒng)的ISAR成像中存在的運動補償問題。

此前，TI測試的多片級聯(lián)雷達（MIMO）的FFT輸出圖，很明顯通道數(shù)越多，精細程度就越高。比如，4個AWR1243級聯(lián)后雷達的參數(shù)，遠距離分辨力大大提高，40米處可以做到1度的方位角分辨率，也就是4.5厘米的精度和大約9厘米的物體分離精度。

德州儀器使用4個3發(fā)4收的AWR1243雷達，就是192個虛擬通道（天線或者叫陣列）。這更適合于79GHz毫米波雷達，從而通過車身四周角的配置，為自動泊車、高速場景360度監(jiān)測提供解決方案。

而傳統(tǒng)的SAR雷達，主要優(yōu)勢在于靜態(tài)目標識別，同向或逆向勻速運動目標的識別。但對于非勻速運動物體識別，存在一定的缺陷。

目前，76-81GHz毫米波雷達已經(jīng)成為自動泊車、高速自動駕駛的標配。而在與攝像頭甚至是未來激光雷達的融合上，也能夠做到出色的匹配。

在雷達芯片上集成能夠進行模式識別和機器學習的算法，意味著雷達同樣能夠通過微多普勒特征識別并辨別出行人、自行車和其他機動車輛。

如果將這些具備機器學習能力的雷達和其他攝像頭、激光雷達等傳感器進行融合，相當于為自動駕駛汽車增加了另一層安全保障。

目前，國內(nèi)76-81GHz毫米波雷達市場處于市場啟動期，隨著國內(nèi)汽車主動安全相關政策的逐步實施，以及汽車智能化向中低端車型的快速滲透，未來三年毫米波雷達的滲透率將快速提升。

高工智能產(chǎn)業(yè)研究院（GGAI）此前發(fā)布數(shù)據(jù)稱，僅中國2018年毫米波雷達市場規(guī)模將達60億元，同比增長44%。到2025年，市場規(guī)模有望達到270億元人民幣。