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Von 2018 bis 2022 werden insgesamt 375 Millionen RadargerÀte in Neuwagen installiert. Welche Probleme können bei diesen Systemen auftreten?
Nachdem regionale New Car Assessment-Programme (NCAP) Funktionen fĂŒr adaptive Geschwindigkeitsregelung (ACC) und Notbremsung (AEB) benötigen, um ihre FĂŒnf-Sterne-Sicherheitsbewertung zu erhalten, fordert NXP Semiconductors die Automobilindustrie auf, Radarsysteme zu ĂŒbernehmen.
Im Fahrzeug integrierte Sensoren
Um die Integration von RadargerĂ€ten in das moderne ADAS zu beschleunigen, hat NXP am Dienstag (2. Oktober) eine Lösung veröffentlicht, die S32R-Prozessoren, einen HF-Transceiver und eine Antenne auf einer neuen Referenzplattform kombiniert. Diese Plattform wurde in Zusammenarbeit mit Colorado Engineering entwickelt und erfĂŒllt âdie strengen Anforderungen an FunktionalitĂ€t, Leistung und Sicherheit der Brancheâ, so NXP.
Das neue System wurde entwickelt, um den Mythos der "KomplexitĂ€t" von RadargerĂ€ten zu zerstreuen, fĂŒr die normalerweise groĂe Automobilhersteller erforderlich sind, um die Antenne und das analoge Design fein abzustimmen. NXP hofft, dass sein âmaĂgeschneidertesâ Autoradarsystem chinesischen Autoherstellern dienen kann, die noch einige Jahre brauchen, um mit dem Rest der Welt Schritt zu halten.
In einem kĂŒrzlich durchgefĂŒhrten Telefoninterview der EE Times sagte Kamal Khouri, VizeprĂ€sident und General Manager von ADAS bei NXP: âRadar ist der am meisten bevorzugte Sensorâ fĂŒr ACC und AEB. "Kameras können im Gegensatz zu RadargerĂ€ten keine Geschwindigkeit messen", erklĂ€rte er. âDank der Reflexion von Signalen können RadargerĂ€te um Ecken sehen. Auf der anderen Seite sind Lidars, die keine beweglichen Teile verwenden, immer noch sehr teuer. â
Es ist jedoch bekannt, dass dem traditionellen Radar die Erlaubnis fehlt und es auch keine Objekte in der NĂ€he unterscheiden kann. DarĂŒber hinaus sind RadargerĂ€te dafĂŒr berĂŒchtigt, Fehlalarme zu haben und Informationen nicht schnell genug zu verarbeiten, um auf der Autobahn nĂŒtzlich zu sein.
Khoury machte deutlich, dass NXP nicht glaubt, dass RadargerÀte Kameras ersetzen werden. "Die Kombination von Kameras und Radarbildern bietet Redundanz, die Autos sicherer macht", sagte Khoury.
Analysieren einer neuen Radarlösung
Was beinhaltet die neue Lösung von NXP?
Das als RDK-S32R274 bezeichnete Referenzdesign kombiniert den NXP S32R27-Prozessor, den CMOS-Transceiver TEF810x, den Energieverwaltungschip FS8410 und das Radarsoftware-Entwicklungskit. NXP hat Erweiterungsmodule und Antennenmodule hinzugefĂŒgt, die optimiert werden können, um eine angepasste Entwicklungsplattform fĂŒr bestimmte Clientanwendungen zu erstellen.
Das HerzstĂŒck der Radarlösung ist eine skalierbare Familie von auf Power Architecture basierenden Prozessoren - die S32R27 und S32R37, die Khoury als "die ersten Chips fĂŒr Radaralgorithmen" bezeichnete.
S32R NXP Blockdiagramm
Laut Roger Keene, Radarmanager bei ADAS fĂŒr Automobil-Mikroprozessoren, wird die IP-Verarbeitung in NXP-RadargerĂ€ten auf eigenen Prozessoren durchgefĂŒhrt, zusĂ€tzlich zu Software fĂŒr ACC und AEB in AutomobilqualitĂ€t. Platinen- und Antennenmodule, die fĂŒr die Radarlösungen des Unternehmens entwickelt wurden, sind "zuverlĂ€ssig als zertifizierte Automobilsysteme".
Mit dem Kfz-Radar-SDK des NXP können Entwickler, die frĂŒher ihre eigenen IP-Radarprozessoren manuell fĂŒr bestimmte Hardware konfiguriert haben, jetzt die Funktionen des NXP-Radarsystems nutzen, erklĂ€rte Keen.
Die S32R27-basierte Lösung wurde fĂŒr erweiterte Anwendungen wie ACC und AEB entwickelt. Der S32R37 mit weniger Rechenleistung als der S32R27 ist quellenkompatibel und fĂŒr VorgĂ€nge wie die Erkennung von toten Winkeln optimiert.
Die Kosten fĂŒr die S32R27-Version betragen 14-17 USD (Preis beim Kauf von 1000 Modulen). Die Kosten fĂŒr die auf S32R37 basierende Lösung betragen 10-12 USD.
Marktwettbewerb
Die Integration von AutoradargerĂ€ten liegt nicht nur in der Verantwortung von NXP. Ian Riches, Executive Director Global Automotive Practice bei Strategy Analytics, betrachtet NXP und Infineon als fĂŒhrend im Bereich Automobilradar.
Texas Instruments, das kĂŒrzlich in den Radarmarkt eingetreten ist, hat seit 2017 mit der EinfĂŒhrung von Millimeter-Radarchips, die auf seiner eigenen Standard-CMOS-RF-Technologie basieren, den Markt eingeholt. TI teilte uns mit, dass seine Radarchips "eine Auflösungsgenauigkeit von weniger als 5 cm, einen Erfassungsbereich von bis zu Hunderten von Metern und eine Geschwindigkeit von bis zu 300 km / h" bieten. Ein noch wichtigerer Faktor, der TI auszeichnet, ist, dass ihre Mikroschaltung WellengerĂ€te mit mmWave-Technologie mit einem 76-81-GHz-Wellenradar, einem Mikrocontroller (MCU) und digitalen Signalprozessorkernen (DSP) auf einem einzigen Chip kombiniert.
TI entschied sich fĂŒr diesen Ansatz, da ein höheres MaĂ an Einbettung den Platzbedarf, den Stromverbrauch und die Kosten reduzieren kann, ohne die Leistung zu beeintrĂ€chtigen. CĂ©dric Malaquin, Marktanalyst fĂŒr HochfrequenzgerĂ€te und -technologie bei Yole DĂ©veloppement, sagte uns, dass NXP zwar den ersten Schritt mit der Entwicklung seines auf RF-CMOS-Technologie basierenden HF-Transceivers unternahm, TI jedoch DSP weiter integrierte Ihr Radarchip. Malakin behauptet, dass die DSP-Integration es TI ermöglicht, seinen Footprint um fast 60% zu reduzieren. DSP ist der SchlĂŒssel zur "Signalverarbeitungskette zum Erkennen und Klassifizieren von Objekten".
NXP verteidigte jedoch die Zwei-Chip-Lösung des Unternehmens (Radarchip + Mikroprozessor) und betonte, dass dieser Ansatz den Kunden viel mehr Skalierbarkeit und FlexibilitĂ€t fĂŒr die Radarintegration bietet.
NXP-Radarlösung: Antennenseite
Keene von NXP sagte: "ErwĂ€gen Sie, in Arizona bei 43 ° C zu arbeiten." Er sagte auch, dass die Position von Transceiver-Chips auĂerhalb des Mikroprozessors beispielsweise das WĂ€rmemanagement unter Bedingungen erleichtert, unter denen RadargerĂ€te in StoĂfĂ€ngern installiert sind.
NXP-Radarlösung: Prozessorseite
Keen fĂŒgte hinzu, dass der NXP-Ansatz - die Verwendung von Prozessoren, die speziell fĂŒr die IP-Radarverarbeitung entwickelt wurden - die Leistung pro Watt fĂŒr Radarlösungen erhöht. Unter dem Druck des Benchmarks, der zur Analyse der Leistung pro Watt verwendet wurde, gab NXP an, Daten "aus offenen Daten" und "vertraulichen Kundenbesprechungen" zu sammeln. Aber Keane fĂŒgte hinzu: "Obwohl wir die beste Leistung pro Watt erzielt haben, die wir je gesehen haben, haben wir die breiteren Testanforderungen der Branche von Drittanbietern verankert."
Bei der Frage, ob die Chips von TI mit den Lösungen von NXP verglichen werden sollen, stellte Riches of Strategy Analytics fest, dass "der Ansatz von TI das Potenzial hat, niedrigere Kosten und gleichzeitig etwas weniger FlexibilitÀt zu bieten".
Marktprognose
Radaranbieter und Marktforschungsunternehmen sehen die wachsende Nachfrage nach Fahrzeugradar optimistisch.
Unterschiedliche Radaranwendungen erfordern viele verschiedene Radarmodule. NXP sagte uns, dass ânormalerweise zwei Radarmodule in den beiden hinteren Ecken eines Fahrzeugs verwendet werden, um tote Winkel zu erkennen. In fortgeschritteneren Anwendungen (wie der Querverkehrserkennung) sind zwei weitere Radarmodule fĂŒr die vorderen Ecken des Fahrzeugs erforderlich. "
NXP behauptet, dass bei Verwendung von LangstreckenradargerĂ€ten normalerweise ein Modul irgendwo in der vorderen StoĂstange installiert ist.
Strategy Analytics prognostiziert, dass von 2018 bis 2022 insgesamt 375 Millionen RadargerÀte in neuen Personenkraftwagen installiert werden. Riches geht davon aus, dass im Jahr 2022 107 Millionen RadargerÀte installiert werden.
SchÀtzungen des
NXP-Radarmarkts nach Anwendung NXP-SchĂ€tzungen gehen davon aus, dass im Jahr 2022 109,2 Millionen Radare ausgeliefert werden. Diese reichen von Eck- zu High-End-Eck- und Lang- / Mittelstreckenmodellen, einschlieĂlich Front- / Heckradar, und fĂŒhren zur EinfĂŒhrung von Radaren in 50% aller Neuwagen.
RadargerÀte, die Bilder zeichnen
Der neueste Trend unter den neuen Radarlösungen besteht darin, wie die effizientesten Radarsysteme ein hochauflösendes âBildâ erzeugen können, mit dem Objekte im Sichtfeld sowohl lokalisiert als auch identifiziert / klassifiziert werden können. Laut Riches von Strategy Analytics "haben die heutigen RadargerĂ€te, die in Fahrzeugen verwendet werden, nicht die erforderliche Auflösung, um ein korrektes Bild mit ausreichendem Sichtfeld zu erzeugen."
Dieses Ziel kann mit Radarchips allein nicht erreicht werden. Riches erklĂ€rte: âDas Antennendesign ist sehr wichtig, und dies ist einer der GrĂŒnde, warum Startups wie Metawave von Unternehmen wie Infineon, Denso, Toyota AI Ventures, Hyundai Motor Company und Asahi Glass (unter anderem) finanziert wurden.â
Radargefahr
Die Vorteile der Radartechnologie sind bekannt, insbesondere ihre FÀhigkeit, bei allen Wetterbedingungen zu arbeiten. Kfz-Experten glauben, dass RadargerÀte mit Bildverarbeitungssensoren zusammenarbeiten und eine Gruppe bilden können, um kritische Situationen in hochautomatisierten Fahrzeugen zu erkennen.
Reichhaltige Strategie-Analyse erklÀrt:
TatsĂ€chlich arbeiten sie bei sehr unterschiedlichen WellenlĂ€ngen. Kameras verwenden (offensichtlich) sichtbares Licht und arbeiten daher im Dunkeln, bei sehr kontrastreichen LichtverhĂ€ltnissen (z. B. beim Verlassen eines Tunnels) oder bei starkem Regen / Schnee am schlechtesten. Lidare emittieren Licht auĂerhalb des normalen sichtbaren Spektrums, haben jedoch die gröĂten Probleme bei hellem Sonnenlicht, wodurch das System ein geringeres Signal-Rausch-VerhĂ€ltnis erhĂ€lt. Die hochauflösende Lidar-Technologie ist heute auch in der Automobilindustrie teuer und weniger ausgereift als Kameras oder RadargerĂ€te.
Im Gegenzug stellte er fest, dass RadargerÀte "immun gegen LichtverhÀltnisse sind, wÀhrend sie bei Regen oder Schnee gut durchdringen".
Radar ist jedoch nicht die ultimative Lösung. Der Hauptnachteil von Radar ist heute seine niedrige Auflösung: âEs ist gut zu sagen, dass ein Objekt vorhanden ist, aber es wird dieses Objekt nicht erkennen könnenâ, sagte Riches.
Einfach ausgedrĂŒckt, Radartechnologie ist möglicherweise nicht geeignet, um eine fundierte Entscheidung zu treffen ob Sie weiterfahren (z. B. ein erhöhtes StraĂenschild wurde erkannt) oder eine Notbremsung durchfĂŒhren sollen (ein Feuerwehrauto steht auf der Fahrspur vor Ihnen). â
All dies erklĂ€rt, warum moderne Autoradare manchmal stationĂ€re Objekte verwerfen und ignorieren. "Das Radar kann nicht feststellen, ob das Objekt etwas ist, gegen das Sie nicht stoĂen möchten", beklagte sich Riches.
TatsĂ€chlich sind die Bedienungsanleitungen voller Warnungen fĂŒr Fahrer, deren Fahrzeuge mit Radar ausgestattet sind. Riches gab mehrere Beispiele.
Der folgende Text stammt aus dem Skoda Superb- Handbuch (das radarbasiertes ACC verwendet):
"ACC reagiert nicht, wenn Sie sich stationÀren Hindernissen wie Staus, beschÀdigten Fahrzeugen oder an Ampeln stehenden Fahrzeugen nÀhern." (Seite 236)
Volvo-Bedienungsanleitung Der XC90 enthÀlt Àhnliche Warnungen:
âEin Distanzalarm (Distanzalarm) arbeitet mit Geschwindigkeiten ĂŒber 30 km / h und reagiert nur auf Autos, die sich in derselben Richtung wie Ihr Auto vorwĂ€rts bewegen. Entfernungsinformationen werden nicht fĂŒr entgegenkommende, langsam fahrende oder stehende Fahrzeuge bereitgestellt. â (Seite 289)
âDer Pilot Assist bremst nicht vor Menschen, Tieren, GegenstĂ€nden, kleinen Fahrzeugen (wie FahrrĂ€dern und MotorrĂ€dern), niedrigen AnhĂ€ngern oder entgegenkommenden, langsamen oder stehenden Fahrzeugen.â (
S. 310) Riches fasst es so zusammen: âIn vielen anderen HandbĂŒchern vieler anderer Marken finden Sie Ă€hnlichen Text. Der Zweck von hochauflösenden RadargerĂ€ten besteht darin, dieses Problem zu beheben. "
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