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汽车雷达的应用领域

2022/01/05
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BSD

BSD可以包括两种功能。常规的BSD检测相邻车道上盲点中的其他车辆,帮助车辆安全变道。RCTA这是检测从本车后方通过的其他车辆,防止在停车场内发生碰撞。RCTA也被认为与倒车AEB相同。

通常是在车辆后部两侧各安装一个宽视场的SRR,通常为80°H以上,典型探测距离为30m以上。

距离预警雷达cover许多前向ADAS功能,如距离预警。包括ACC、AEB和FCW。

FCW和AEB现在已成为多数车辆的标配,以确保符合法规或NCAP评级需求。同时车厂会把ACC作为同一传感器套件的选配。这意味着前置LRR应该成为标配,但许多车辆使用性价比更高的MRR。LRR的FoV可以为60°H,探测距离达到500m。但MRR通常为200m,因此不适用于类似德国高速公路的场景。

但一些车厂也在用纯视觉的策略来控制成本。比如本田思域和日产的ProPilot系统都仅使用了Mobileye的前视,靠物体识别来避免前碰撞。我们也都知道Tesla也已经抛弃了雷达。

然而,每种传感器都有其优缺点。摄像头可以更好进行物体分类(尽管成像雷达有更高的分辨率可以提供一些物体分类功能,但与摄像头和LiDAR相比还不可同日而语),但雷达在恶劣天气和低光照条件下更强大,且在高速ACC应用中具有更长的传感距离。

因此,大多数车厂采用的常见解决方案是同时使用前视和前向雷达,沃尔沃甚至曾经发布过在前挡风玻璃上安装摄像头和雷达的集成模块。

前角预警

前角预警(Front Corner Alert)是AEB的扩展,以满足Euro-NCAP在2020年对AEB Crossing、AEB Junction和AEB Head-On的最新NCAP奖励标准。

AEB Crossing是为了防止在交通路口与本车前方交叉的车辆发生碰撞。AEB Junction是为了防止本车在交通路口转弯时与其他道路使用者发生碰撞。AEB Head On 是为了防止在主车辆在交通路口左转时与相反方向行驶的车辆发生正面碰撞。

这对于传感能力来说,意味着需使用更宽FoV的传感器。在前风挡摄像头方面,就意味着要增加更宽视野(但感知距离更短)的摄像头。雷达也是如此,意味着要使用更宽FoV(150°H)但相对短距(通常为200m)的MRR。

利用77GHz MRR来检测交通路口的其他道路使用者,还可以在短距内提供额外的距离分辨率和前向的更宽检测区域,因此称为前角辅助(Front Corner Assist)。

随着未来自动驾驶能力的提高,例如高速公路自动巡航控制(L3+),将需要相同的传感器来实现更高的距离分辨率以执行更多任务。包括检测free space和物体识别,这是自动驶入停车位和避开多车道高速公路上潜在碰撞的避让转向所必需的。而用于泊车辅助的超声波缺乏执行这些任务的探测能力和距离分辨率。

根据Euro-NCAP 2020的AEB Crossing、Junction和Head On的要求,此类前角预警雷达将逐步进入市场。而宽视场前风挡摄像头将被视为不足以获得5星评级。同样的MRR可以部署在车辆的后部。通过多模开关,它们的功能可以运行具有不同FoV和检测区域的BSD和RCTA应用。

我们也可以看到一些多模角雷达的例子。2020年,海拉为一家亚洲重卡车公司提供多模角雷达SRR;Nidec开发了一种使用华夫铁脊波导结构的雷达天线,以减少波长损耗,并使MRR能够在77GHz长距高速应用和79GHz短距低速应用之间切换频段;2020款奔驰S级轿车配备了侧向PCS(pre-crash safety system),采用了前后角雷达进行侧检,检测到即将发生的侧面碰撞后,主动悬架系统会将高度提高8cm,同时将空气注入座椅的侧面支撑装置,使乘员远离碰撞,同时侧面安全气囊被激活。

停车辅助

雷达以前曾用于停车辅助。但因为成本高、距离分辨率低使其无法与超声波竞争。

2007-2010年期间,Aptiv向福特提供了2束、24GHz UWB CW SRR,探测距离是5m,后来安装在了福特Explorer、林肯Navigator和Town Car的后向。该SRR没有提供任何其它的功能,只用于倒车和车辆倒入停车位。

然而,随着距离分辨率的提高,停车辅助功能升级到了自动泊车。同样的停车辅助功能可以整合到已经部署在车辆后部的BSD、RCTA以及前向的前角预警的相同雷达中。2020年Genesis G80(系统由Mobis提供)和Subaru Levorg(传感器和系统由Continental提供)是后向雷达整合停车辅助的例子。集成更多功能使供应商能够提高所提供的系统的价值。

此外,基于后向SRR/MRR和基于超声波的停车辅助系统之间的成本差异正在缩小。CMOS技术正在降低雷达的成本。(然而,由于缺乏监管批准,阻碍了79GHz雷达的普及)。

Euro-NCAP在2020年的五星安全评级中增加了AEB倒车功能,2024年的C-NCAP也会增加这项,日本则是2021年就增加了。然而,目前的需求主要还是基于超声波的系统实现的,但预计雷达将越来越多地出现在停车辅助中。

舱内

现阶段舱内感知也越来越流行。此类应用也是受到NCAP评级奖励的推动,如CPD(Child Presence Detection)、DMS,以及为实现安全气囊精确部署的乘员分类。其他应用则是为了增加乘员的便利性,如手势控制的HMI,以及为了安全,激活警报和防盗器。

捷豹路虎一直在评估在车门面板上使用雷达,以检测是否有电线杆、邮箱和其他接近的车辆,因为开门时很容易出现剐蹭。手势控制也可以使身体残疾的用户打开车门,可由雷达来实现。

Vayyar已经发布了一款CPD系统,该系统使用安装在车顶的60GHz SRR,可以探测儿童呼吸等微小动作。Vayyar还与Brose合作开发了一个用于手势检测的SRR,可以用于手势控制电动升降门。Brose已经部署了一个基于电容感应的系统,可能于2023年开始部署。

Alps Alpine宣布,它将在2022年开始生产一种60GHz的SRR,用于某欧洲车厂的电动升降门控制。它已与Acconeer公司合作,使用其PCR技术。

Vayyar与佛吉亚在手势控制方面进行了合作。使用雷达的原因是为了提高检测HMI控制的手势的可靠性。毕竟我们都知道2015年宝马7系基于摄像头的手势控制是多么不可靠。

在汽车领域之外,谷歌开发了Soli 60GHz雷达芯片,用于其2020年Pixel 4的手势控制,Infineon是Soli开发的合作伙伴。

另外,我们可以看到几乎所有的舱内雷达都使用了60GHz的SRR,因为它的天线很紧凑,比较容易部署。

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