4Dイメージングレーダーチップセットは、オブジェクトの識別を強化します

レーダーは、特にオブジェクトの識別/分類とより高い緯度の解像度を約束する進歩により、熱くなっています。これは、従来のレーダーでは不可能でした。これらの新しいイノベーションにより、レーダーは、高度に自動化された車両を開発している自動車メーカーやTierOneの間で最も人気のあるセンサーとして浮上しています。

レーダーシステムソリューション（出典：NXP）

自動車業界の高い期待に応えて、NXPセミコンダクターズは、同社のS32R45レーダープロセッサとTEF82xxと呼ばれる新しい77GHzトランシーバーで構成される一連の新しいレーダーセンサーチップセットをサンプリングすると発表しました。

5年前に「Dolphin」と呼ばれる最初のレーダーチップでRFCMOSレーダーを開拓したNXPは、自動車用レーダーソリューションの大手サプライヤーです。

NXPの4Dイメージングセンサーは、範囲と速度だけでなく、「はるかに高い解像度でオブジェクトを識別しながら、高度、方向、および到着角度も測定できます」と、無線周波数処理のエグゼクティブバイスプレジデント兼ゼネラルマネージャーであるTorstenLehmannは説明しました。 EE Times へのインタビュー 。リーマン氏によると、水平面だけでなく垂直面も理解できる4Dイメージングレーダーを使用すると、車両は、たとえば、物体の「下」を運転するか「上」を運転するかを判断できます。

「車が時速80kmで高速道路を走行しているときに、反射率の低い小さな物体であるオートバイが時速200kmで後ろからやってくるシーンを想像してみてください」と彼は言いました。カメラやライダーとは異なり、これらの新しく改良されたレーダーは、最初は遠く離れたオートバイを識別し、これら2つの物体が2つの異なる速度で移動していることを認識できます。

（出典：NXP）

これまでのところ、レーダーは300メートルを超えて動作し、高速で動作する物体を認識することができる唯一のセンサーです。カメラもLIDARも、それほどの距離と速度を処理することはできません。

高解像度のイメージングレーダーの出現により、NXPを含む多くのレーダーサプライヤーは、最悪の気象条件や照明条件で機能できる唯一の高速センサーとしてレーダーを強化することを熱望しています。

スケーラビリティ

4Dイメージングレーダーについて語るのは、NXPだけではありません。 Continentalは、昨年9月に、ザイリンクスFPGAを使用して、2021年に乗用車に搭載される予定の自動車業界初の量産対応4Dイメージングレーダーを導入すると発表しました。

NXPの77GHzRF CMOSトランシーバーとそのS32R45レーダープロセッサーの大量生産経験を考えると、NXPは、その4Dイメージングレーダーチップセットが、汎用FPGA実装と比較してコストと電力効率を大幅に削減できると主張しています。ただし、NXPはコスト/電力削減の程度を指定することを控えました。

VSILabsの創設者兼社長であるPhilMagneyは、次のように語っています。皮肉なことに、私が最初にそれについて聞いたのは、数年前のNXPのプレゼンテーションからでした。当時、新しいレーダーが点群を生成する可能性があるため、LIDARの潜在的な競合相手として提示されました。」

明らかに、NXPはしばらくの間4Dイメージングレーダーの打ち上げを計画してきました。

しかし、NXPの売り込みは変化しています。点群を生成する能力について話すだけでなく、同社は現在、一連の新しいレーダーソリューションによって提供されるスケーラビリティに重点を置いています。

NXPは現在、コーナーレーダーや長距離フロントレーダーからイメージングレーダーに至るまで、「さまざまなユースケースにまたがる共通のプラットフォーム」を売り込んでいます。これは、死角および自動緊急ブレーキ機能でより優れたパフォーマンスを要求する新車アセスメントプログラム（NCAP）要件をクリアするテクノロジーを求める業界にとって重要です。 NCAPは優先センサー技術を指定していませんが、自動車メーカーは、NCAP要件を満たすことを求められており、隅や正面の物体を検出できるより優れたレーダー技術を求めています。

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（出典：NXP）

Leve1および2車両のブラインドスポット検出およびレーンアシストでは、NXPの単一TEF82xxトランシーバーとS32R45レーダープロセッサーの組み合わせが機能します。 L2およびL3車に自動クルーズコントロールと追突警告を追加するには、1つではなく2つのトランシーバーが必要になります。 L4およびL5自動運転車が要求するオブジェクトの分離と分類のために、OEMは4つのカスケードトランシーバーを1つのレーダープロセッサーと組み合わせることができます。

重要なのは、高度な自動化への移行を通じて、さまざまなブランドやモデルに対応する必要のある自動車メーカーは、ソフトウェアとハ​​ードウェアを再利用するように設計された単一のプラットフォームを使用できるようにする必要があるということです。

4Dイメージングレーダーへの移行

ただし、自動車用レーダーの進化は、マーケティング用語によって混乱しています。

従来のレーダー（2Dと呼ばれることもあります）は、イメージングレーダーとして移行しました。 「イメージングレーダーは本質的にアレイを作成し、それによって測定の密度が劇的に増加します」とマグニーは説明しました。 「従来の2Dレーダーは、比較すると粗く、オブジェクトごとに1つのポイントしか生成しません。しかし、イメージングレーダーは、追跡されているものをよりよく理解するために多くのポイントを生成します。」要約すると、彼は、「レーダーをイメージングすると、従来のレーダーが単一の平面で動作する垂直解像度が生成されます」と述べています。

では、3Dと4Dのイメージングレーダーはどのように違うのですか？

「私は時間が4次元で使われていると思います。他のいくつかの会社からもこれを聞いたことがあり、これが彼らの使い方です」とマグニー氏は述べています。しかし、彼は次のように付け加えました。「正直なところ、時間要素はドップラーから派生しているため、4Dは他の何よりもマーケティングの誇大宣伝です。したがって、この場合、従来の2Dは3Dと呼ばれる可能性があります。」

言い換えれば、時間要素はレーダーが提供するものにとって常に重要でした。同じ質問をしたNXPのリーマンは、4Dイメージングセンサーの4番目の要素は「横方向の解像度」であると述べました。 4Dイメージングレーダーは環境をよりよく把握し、車両が物体の下または上を飛行できるかどうかを判断します。

緯度の解像度

「緯度の解像度が高い」とは、垂直方向の解像度が高くなることを意味します、とマグニー氏は述べています。 「これ自体がより重要な機能の1つです。」

この議論は、ジョシュア・ブラウンの事件を思い起こさせます。ブラウンのテスラモデルSセダンは、2016年5月にフロリダの米国高速道路27Aで彼の道を横切るトラクタートレーラーと衝突し、ドライバーを殺害しました。カメラと従来の2Dレーダーを装備したテスラは、車が巨大なリグ、そしてそれにまっすぐに運転しました。

写真はセミトレーラーの右側を示しています。赤い楕円形の領域は、ジョシュアブラウンのテスラSによる衝突被害を強調しています（出典：国家運輸安全委員会）

4D画像センサーはそのような致命的な事故を防ぐことができたでしょうか？マグニー氏は、次のように述べています。「はい、このタイプのレーダーは、従来のレーダーからの誤検知の傾向がありません。そして、それはテスラの事故を許さなかっただろう。」

高性能トランシーバーとレーダー処理

NXPの新しいTEF82xx– 75mm x 75mm –は、40nmプロセステクノロジーに基づく第2世代のRFCMOSに基づいて構築されています。同社は、以前のバージョンと比較して、RFパフォーマンスを2倍にしてセンシングを強化できると主張しています。

新しいトランシーバーチップは、ターゲット周辺の4倍の位相ノイズ低減も提供し、より優れたオブジェクト分離を提供することを可能にします。ビームステアリングアプリケーションおよび高度な変調MIMOサポート用の6ビット位相回転子が付属しています。

NXPの新しいS32R45レーダーは、16nmFinFETプロセスに基づいて構築されています。同社によれば、L4およびL5車両の「正確な環境マッピングと強化されたシーン理解」のために最大4倍のカスケードトランシーバーをサポートします。

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S32R45のブロック図。 （出典：NXP）

S32R45は新しいレーダー加速が可能であることに注意することが重要です。具体的には、NXPによると、ARMA53コアと比較して最大64倍のパフォーマンスを提供する新しい「線形代数レーダーアクセラレータ」を提供します。これは、「悪天候下でも超解像到着方向（DoA）ア​​ルゴリズムと真のMIMO操作」を実行することを意味します。

新たな議論：LIDARとレーダー

NXPは、新しい4Dイメージングレーダーが1度未満の角度分解能を提供すると主張しています。しかし、LIDARと比較するとどうですか？

Lehman氏は、「Waymoで使用されている機械的な回転のような高性能のライダーについて話している場合、0.1°または0.5°未満の角度分解能を提供するため、非常に細かい点群を生成できます」と述べています。彼は付け加えましたが、そのようなライダーは「かさばり、数千ドルの費用がかかります」。

マグニー氏は、「テスラがモデル3プラットフォーム用のイメージングレーダーを検討しているという噂があります。これは、LIDARを使用しないことに対するより良い答えを提供するため、良い動きになるでしょう。」 System Plus Consultingの分解により、 EE Times の報告によると、TeslaがContinentalの2Dレーダーを使用していることが明らかになりました。 。

ただし、マグニーによれば、テスラはより広い範囲でコンチネンタルからボッシュに切り替えました。彼は、これらは両方とも従来のレーダーの限界を備えた2Dレーダーであると説明しました。 「私に関する限り、テスラによるイメージングレーダーへの移行は賢明です。イメージングレーダーが点群を生成することを理解します。 Lidarよりも解像度は低くなりますが、[それでも]従来のレーダーよりも大幅に改善されています」とMagney氏は述べています。

要約すると、しかし、マグニーは「私はまだバスの下にライダーを投げるつもりはない」と強調しました。

彼の意見では、新しいレーダーでそのギャップが縮まる可能性があるとしても、LIDARは現在レーダーよりも大きな利点があります。 「LIDARの主要なアプリケーションの1つは、ベースマップに対して相対的なローカリゼーションを実行する機能です。これは都市のロボタクシーとシャトルにとって不可欠であり、このタスクのためにLIDARを置き換えることはできないと思います。」

マグニーは、次のように結論付けています。「4Dレーダーが登場しても、ライダーは消えません。 LIDARを置き換えるのではなく、新しいレーダーが従来のレーダーの制限のいくつかを克服したと言えます。」

可用性

現在サンプリングされているNXPの新しいレーダーチップセットは、2021年に量産される予定です。コーナーレーダー、フロントレーダー、4Dイメージングレーダーは2021年に数か月にわたってリリースされますが、3つすべてが下半期に利用可能になるとリーマン氏は述べています。彼は価格についてコメントすることを拒否した。

>>この記事はもともと姉妹サイトのEETimes。