架構演變

未來幾年，雷達模塊將從基本配置（僅具有 L1 級自主性和 1 至 4 NCAP（新車評估計劃）評級的前視雷達）發(fā)展到高達 L2+ 級自主性和 NCAP 4- 級標準車為 L3-L4 級，高級車為 NCAP 5，如圖 1 所示。

隨著車輛功能的集中化，中央計算單元的性能預計將快速增長。因此，如果計算不是直接在傳感器模塊中執(zhí)行，則可以以更有效的方式執(zhí)行數(shù)據處理。這導致汽車 E/E 架構向分布式架構演進。當然，向完全分布式架構的遷移需要很長時間，預計將在2030年之后完成。但在此之前，市場上將會出現(xiàn)一些部分實現(xiàn)。

首先，一些域控制器用于特定功能，例如 ADAS。那么域控制器的數(shù)量將會隨著汽車的自主水平而增加。根據 L2+ 級自治的要求，區(qū)域控制器將與域控制器一起引入，從而形成最后一步，即集中式 E/E 架構，其中車輛的中央計算機通過區(qū)域控制單元連接到傳感器。這種演變如圖 2 所示。當然，這也伴隨著軟件復雜性的指數(shù)級增長，并且需要車輛中的高容量網絡。

隨著新 E/E 架構的推出，圖 3 中所示的部分雷達處理將不會在雷達模塊上進行（邊緣計算），而是會進行離域處理，以實現(xiàn)更高效的計算。每個模塊或控制單元中的處理量將由所需的性能和可用的架構決定。

智能雷達傳感器

當今的雷達架構基于一組分布在車輛周圍的獨立雷達模塊。每個模塊都有自己的雷達收發(fā)器，并且能夠使用單個芯片或同一模塊上的單獨微控制器或 SoC 來處理板上檢測到的數(shù)據，如圖 4 所示。

然后，處理后的雷達數(shù)據從每個“智能雷達傳感器”傳輸?shù)竭h程域控制單元，以便使用 CAN 總線進行進一步處理和融合。不同的處理步驟及其執(zhí)行位置如圖 5 所示。

如果使用足夠多的傳感器，就可以識別車輛環(huán)境中的障礙物。例如，在圖6所示的情況下，ADAS ECU將接收前視遠距離雷達以及來自四個角部短距離和中距離雷達檢測到的物體的信息，以創(chuàng)建物體的完整圖像。周圍的環(huán)境。

衛(wèi)星雷達傳感器

隨著集中式計算架構的引入，未來一些雷達模塊的數(shù)據處理可能會去本地化。雷達模塊本身將變得不那么“智能”：現(xiàn)在這些衛(wèi)星雷達單元將能夠對接收到的雷達信號執(zhí)行有限的處理，例如距離 FFT，然后再將數(shù)據傳輸?shù)竭h程 ECU（域控制器或區(qū)域控制器），如圖 7 所示。

然后ECU將接收來自不同衛(wèi)星雷達模塊的預處理數(shù)據，并對每組數(shù)據執(zhí)行主要的雷達處理步驟。然后可以將獲得的結果融合在一起，或與從其他傳感器獲得的信息相結合，以提高檢測的準確性。圖 8 說明了不同的步驟。

在這種帶有衛(wèi)星雷達模塊的集中式架構的首次實施中，數(shù)據將使用車輛的以太網骨干網傳輸?shù)?ECU。對于一些需要大量雷達的應用，例如前視雷達或成像雷達，仍將使用智能傳感器，完整的雷達處理仍在邊緣進行。另一方面，多個衛(wèi)星雷達將分布在車輛周圍，以提供對周圍環(huán)境的360°感知。例如，在圖 9 所示的架構中，角落雷達和超短程雷達獲取的數(shù)據將被預處理，可能會被壓縮，然后發(fā)送到區(qū)域 ECU 進行進一步計算。

使用具有集中處理架構的衛(wèi)星雷達模塊具有廣泛的優(yōu)勢。

一方面，衛(wèi)星雷達模塊變得更簡單，從而節(jié)省了尺寸和成本。必要時它們也更容易維修和升級。散熱問題也減少了，特別是對于靠近其他可能達到高溫的車輛元件（例如前燈）放置的模塊。

通過使用車輛的以太網骨干進行數(shù)據傳輸，可以優(yōu)化布線的成本和重量。當然，以太網傳輸必須采取安全措施?，F(xiàn)在，數(shù)據將采用易于存儲和處理的格式，以及來自其他傳感器的數(shù)據。

使用車輛的控制單元進行處理不僅可以更有效地處理雷達數(shù)據，而且可以進行更復雜的操作。與攝像頭或激光雷達等其他傳感器、機器學習和人工智能的數(shù)據融合現(xiàn)在可用于優(yōu)化環(huán)境的傳感和表征，這將有助于實現(xiàn)更高水平的自動駕駛。

比較與結論

未來，車輛的E/E架構將向集中式計算解決方案演進。未來幾年，不同的架構將共存，同時使用智能傳感器和衛(wèi)星雷達模塊。下表總結了主要差異。

表 1. 智能傳感器與衛(wèi)星傳感器

如前所述，向具有更高計算性能的集中式架構的遷移將要求整個車輛具有可用的高速鏈路。在不久的將來，該架構將依賴于車輛的以太網骨干網。然而，未來幾代雷達正在考慮使用 MIPI A-phy 等替代方案。

瑞薩電子致力于為未來車輛提供尖端解決方案，包括基于 R-Car Gen4 系列的 ECU 以及用于智能雷達和衛(wèi)星雷達單元的創(chuàng)新組件。