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从智能驾驶到自动驾驶，汽车雷达必不可少。而随着雷达技术、雷达网络和软件定义汽车（SDV）架构的演进和整合，新的变革正在发生。
传统架构中，雷达和ADAS域控制器、整车电子电气架构的结合并不紧密。可以说，传统上的雷达其实是各自为战，它在架构中是独立和自治的传感器实体。而随着汽车新的电子电气架构的诞生和广泛采用，如何能够让雷达传感器更好地融入或嵌入其中，使得整车电子电气架构的设计更趋于合理，从而能够更合理地分配算力、后期更方便地进行软件定义和升级，成为了创新的关键。
在前不久的CES上，恩智浦半导体（NXP）发布了28nm RFCMOS雷达单芯片系列，全新的SAF86xx单芯片集成了高性能雷达收发器、多核雷达处理器和MACsec硬件引擎，可通过汽车以太网实现先进的安全数据通信。配合恩智浦的S32高性能处理器、车载网络连接和电源管理，这一完整的系统解决方案为实现先进的软件定义雷达铺平了道路。
在恩智浦看来，具有软件定义功能的雷达传感器连接成庞大网络，并在分布式架构中使用专用的S32R雷达处理器，可以增强基于雷达的感知能力，为自动驾驶技术的发展提供支持。包括360度传感、更强大的人工智能算法和安全的OTA软件更新。
软件定义汽车趋势下，雷达传感器网络成为趋势
恩智浦大中华区汽车电子事业部ADAS产品市场经理杨昌介绍，“在软件定义汽车架构趋势下，恩智浦必须去思考如何应对SDV架构下毫米波雷达的发展。我们提出了一个全新的概念叫分布式雷达传感器网络，也就是将原有的边缘计算升级为分布式串流计算。”
从上图的长距雷达和角雷达发展演进，可以看到恩智浦是将原有的边缘计算升级为分布式串流计算。其中，传感器部分包括了一颗SAF86xx芯片，它有4根发射链路和4根接收链路，保留了简单的MPU，但它并不做完整的信号处理，只做简单的FFT处理，并将FFT数据通过芯片本身的千兆以太网传输到S32R的MPU上做后续处理。通常，一辆车可能需要约2颗长距雷达和4颗角雷达，一共是6根千兆以太网线连接到S32R MPU上做集中式处理。杨昌解释说，这样带来的好处是软件可以实现统一管理，相比传统的边缘计算方式，更方便进行软件升级和算法升级。
恩智浦大中华区汽车电子事业部市场总监翟骁曙表示，“从传统边缘计算雷达模块的自治实体向前演进，发展成未来的分布式串流传感器的新架构，雷达的前端感知跟后端处理其实可以做物理上的解构。前端的雷达传感器会变得更加简单，射频性能进一步提升，但后端数据处理的部分会更加趋向于集中在中间的ADAS域控制器，或是一个独立的雷达域控制器。”
这样带来的好处是，一方面，从整车电子电气架构的角度来讲，算力分布会更加合理，同时也提供了更高的灵活性。因为随着不同雷达技术的迭代，算力分配可以在OTA时进行动态调整，为硬件平台的寿命延续做到了尽可能的扩充。另一方面，更多底层的雷达传感数据被集中到中央的雷达域控制器，或是ADAS域控制器上做统一的融合处理，所实现的功能会比原先更加强大。
而要实现上述雷达传感器网络，就需要新一代雷达芯片的支持。翟骁曙介绍说，包括最新发布的SAF86xx系列，以及新一代S32R41、R45以及将来更新的雷达MPU，共同去实现物理上的支撑，实现新的分布式串流雷达网络。
恩智浦扩展第三代RFCMOS雷达平台
恩智浦在2022年11月份推出了第二代RFCMOS雷达芯片组解决方案，涉及芯片是TEF82xx系列，这颗芯片可以实现300米测距、小于1度的角度分辨率，主要用于双级联和四级联，配合的是恩智浦2021年发布的S32R29 MCU，这是业界首款16nm MCU。据介绍，这套芯片组方案已在市面上有零部件厂商在大规模使用。
最新推出的第三代RFCMOS雷达，相较于前一代有两倍的射频链路性能提升。具体而言，SAF86xx单芯片采用与去年发布的SAF85xx相同的通用架构，与上一代40nm或45nm产品相比，其28nm RFCMOS性能在雷达传感器能力上显著提升。这款高度集成的雷达SoC预计能以最高1Gbit/s的速度串流传输大量低层级雷达传感器数据，有助于汽车厂商优化软件定义汽车的下一代ADAS分区，同时支持向新架构的平稳过渡。此外，OEM还能在汽车的生命周期内通过OTA轻松添加新的软件定义雷达功能。
利用这款新产品，Tier 1供应商能构建更紧凑、高能效的雷达传感器。其检测范围延伸到300m以外，可对路缘石等小物体以及骑行者和行人等弱势道路使用者实现更可靠的检测，为驾驶员和其他道路使用者带来更为全面高效的安全保障。
新一代雷达单芯片还支持NCAP安全功能，包括紧急制动和盲点检测。它还支持先进的ADAS和自动驾驶应用，包括SAE 2+和3级的高级舒适性功能，例如交通拥堵辅助、高速巡航和停车辅助、前方和后方横穿交通警告以及横向和后部防撞。
第三代RFCMOS雷达中还加入了7比特相位旋转器和封装发射器(LiP)。据杨昌介绍，在汽车雷达设计中，移相器配合RF发射链路，可以实现更复杂的MIMO波形设计，让毫米波雷达兼顾远距离和高分辨率，但这也对后端算力提出了更高的要求。基于S32R4x的雷达处理IP被集成到SAF85xx中，实现了无缝扩展。这其中包含了雷达加速器SPT3.x，可以实现雷达FFT、VMT、峰值检测，以及数据压缩等常用功能的硬件加速；同时，其整体架构与恩智浦4D雷达S32R41、R45保持兼容，确保了较高的软件可复用率。
LiP封装是支持3D天线设计的关键所在。该封装发射器通过一个较低成本的FR4 PCB板材直接引入一个3D波导天线，实现了3D的发射阵列和接收阵列。数据显示，相比传统平面型贴片天线，3D波导天线有9dB RF性能的提升，可以在降低尺寸的同时大幅提升雷达对物体的感知能力。
恩智浦半导体资深副总裁兼ADAS总经理Steffen Spannagel表示：“借助恩智浦全新SAF86xx雷达单芯片系列，OEM可以轻松快速地将其当前的雷达平台迁移到新的软件定义汽车架构。具有软件定义功能的雷达传感器连接成庞大网络，并在分布式架构中使用专用的S32R雷达处理器，可以增强基于雷达的感知能力，为自动驾驶技术的发展提供支持。包括360度传感、更强大的人工智能算法和安全的OTA软件更新。”
软件定义雷达新趋势：互联、灵活、可升级
软件定义趋势下，汽车雷达的功能将越来越丰富，主要表现在：360°传感器融合、协同传感、AI处理以及托管软件特性等。
以恩智浦汽车雷达平台为例，翟骁曙介绍，首先通过多颗SAF86xx+S32R系列MPU的组合，形成整车的360°传感器融合。传统上，雷达传感器在边缘侧已经做了大量的雷达处理，向中央处理单元传输的信号其实是非常抽象的，这样做的好处是网络负载较小，但坏处是很多细节信息已经在前端被处理、过滤了。因此在中央处理节点进行融合时，缺少相对比较底层的信息去形成更加完整的、对于全局的理解。而新架构使得更多底层信息被同步到了中央雷达运算节点，可以做多路雷达数据的融合，从而形成整车周边的点云信息。
第二，分布式孔径雷达通过多个分散在车辆不同位置的雷达传感器，再通过软件的同步与协调，可以把多个雷达传感器等效成更大孔径的天线。有了这样的效果以后，就可以进一步提升，实现车辆雷达系统整体分辨率更高、探测距离更远，从而实现更好的雷达探测效果。
第三，随着新的人工智能算法加入到雷达后端处理，可以实现更加智能化的功能、更加强大的目标识别、跟踪能力。也就是说，在传统机器学习的基础上，叠加人工智能能力，同样基础的雷达信号输入可以做出更加智能化、更加精确的判断。但这样的功能通常是不太可能在边缘侧完成的，必须要把底层的雷达信号全都集中到中央强大的雷达控制器上才能实现，而这离不开全新雷达平台的加持。
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