2023汽车半导体生态峰会 || Uhnder中国区张勤：数字雷达赋能汽车安全
以“链启芯程 · 智造未来”为主题的“2023汽车半导体生态峰会暨全球汽车电子博览会”，由广东省工业和信息化厅、深圳市工业和信息化局、中国能源汽车传播集团指导，《中国汽车报》社主办，爱集微承办，于2023年9月26日至27日在深圳福田会议中心隆重召开。
本届峰会坚持行业领袖峰会的高端定位，全面助力产业间深度融合与创新，推动上下游产业链伙伴携手合作，共同构建具有全球竞争力的汽车科技创新新生态。
峰会现场，多领域、多视角开展的20场特色活动，囊括主峰会、技术研讨、项目路演、专业展览、交流盛宴等，汇聚政、产、学、研、用、投等多个产业圈层，围绕全球及中国汽车半导体产业热点展开交流，峰会重点聚焦新技术、新趋势，深入剖析汽车半导体各细分领域的发展机遇和挑战，近百个精彩纷呈的演讲，共同呈现出一幅专业而全面的思维图景。
其中，在9月26日举办的“感知专场”，Uhnder中国区负责人张勤做了题为《Digital Code Modulation (DCM) Radar for Improved ADAS Safety》的精彩演讲。以下内容为现场演讲实录：
张勤：大家上午好，我是来自Uhnder中国区的张勤，负责中国区的业务发展。感谢主办方邀请，一起探讨下“数字编码调制技术制成的数字雷达赋能汽车安全的成果和发展”。
Uhnder中国区负责人 张勤
对于Uhnder这个品牌可能很多人还不是很了解，因为我们进入中国还不是很长时间，所以目前还没有一个正式的中文名字。我们公司的创始人是来自美国的半导体专家，同时在汽车行业深耕并在命名的同时加入了德国的元素。 如果大家对数字成像雷达感兴趣，可以扫码关注我们的公众号获取更多的信息，首先请大家欣赏一段公司的短片。
Uhnder是目前业内唯一一家实现车规级量产的数字雷达芯片公司，Uhnder已经重塑了雷达。数字雷达也是智能驾驶安全环节中非常重要的一环，我今天带来了一个样品，不知道大家能不能看清楚，这款芯片和我们大拇指大小的对比也非常直观，它只有1平方厘米左右，大概是1元硬币的1/5大小，在这款芯片上面把28纳米制程工艺的模拟信号前端和16纳米的数字信号处理部分完美地融合在一起。
右边这辆白色的SUV车型是美国的新能源汽车，这辆车已经在去年第四季度实现了大规模的量产，它搭载了麦格纳基于Uhnder的芯片开发的数字雷达，这款产品也是在数年的CES上，以及全球的评选中获得了奖项和关注。车辆的量产证明数字雷达芯片已经具备了非常完备的状态，通过了各项严苛的认证，包括AEC Q104、ISO26262和ASIL B等等。另外，我们在中国率先落地的应用场景包括2021年在招商局旗下的深圳妈湾港这样的港口物流码头。大家知道运送集装箱这样的场景，对于雷达来说是一个非常具有挑战性的场景，必须面对非常多的干扰，而且需要24小时不间断地工作。好在我们的数字雷达表现也是非常出色。
大家可能会有疑惑，既然在车辆上已经有这么多的摄像头，甚至激光雷达，我们为什么还需要毫米波雷达呢？大家可以想象一下自己驾乘的场景，在前面一位嘉宾也提到，比如雨雪、雾霾等恶劣的天气条件下，毫米波雷达有其独特的穿透能力，能够克服这些恶劣情况下的问题，包括照明不佳的场景，能够实现即使在摄像头和激光雷达都没有办法全部追踪到移动物体的情况下，有更好的物体识别和追踪能力。
这段视频来自美国汽车协会，美国汽车协会致力于改善汽车安全和可靠性，在近期的一次转弯测试中，车辆以每小时15英里的速度右转的时候，现在量产的配备有摄像头以及毫米波雷达的车型无一例外地撞上了行人。援引美国公路安全协会的数据，自从2009年开始，车辆碰撞行人的致死率已经上升了51%。当车辆时速在大于50英里运转以及高速运转的时候，行人碰撞系统并没有起到任何的作用。所以大家也在讲，AEB这个系统现在是对车厂提出了很高的功能规范的要求，包括IIHS（美国公路安全保险协会）也在评估，需要把测试时速提升到74km/h，这样严苛的实验条件会对整个产业链提出非常高的要求，我们对于车辆安全系统的设计也面临更高的挑战。
刚刚提到这些问题，是因为目前主流的雷达，也就是基于模拟信号调制的产品，在L2、L2+甚至L3的时候，还是存在着一定的缺陷和壁垒。首先是它的分辨率比较差，对物体信息细节度获取不足，难以形成被识别目标的轮廓。其次是对比度比较低，很难识别大物体临近的小物体。比方说停在隧道口或者桥底下的车辆，沿着护栏骑行的人们，以及在卡车后面突然横穿的儿童，这样一些大目标对应的小目标，在传统的模拟雷达识别过程中，会被作为一个目标物进行探测。第三是目前有限的目标反射功率会使得视场角有所收窄。目前的毫米波雷达的成像点云丰富度还是比较有限的，所以也很难实现比较高质量的成像效果。第四是随着车辆部署雷达的不断增加，刚才我看到一个嘉宾的分享中谈到，他们目前有一套感知系统是5毫米波雷达的配置，Uhnder在目前在美国推出的最新量产车型上也是搭载了5个Tier1的数字成像雷达，实现了360度的毫米波环绕。随着雷达装配数量的增加，雷达相互之间面临干扰问题，车厂也提出极大的诉求，急需进行改善。
这张图大家也比较熟悉，各种雷达有自己的优势和不足，相对传统的毫米波雷达，4D雷达能够提供更高质量的点云成像，从而弥补传统雷达难以识别静态障碍物的短板。对于激光雷达来说，4D毫米波雷达也能够实现全天候、全工时工作的能力，同时也具备成本比较低的优势。当然随着高阶自动驾驶的发展，感知冗余也成为必备条件。所以我们相信各个传感器，包括毫米波雷达、摄像头以及激光雷达的相互融合，是未来汽车发展的必然趋势。
数字雷达必将成为行业的趋势，这已经成为业内的共识，主要是因为数字雷达带有抗干扰编码调制的能力，具备信道感应、干扰源定位、自适应扫描、并且在时域中重建干扰者，这个已经被通讯领域认为是不可避免的一个趋势，也是一个合乎逻辑的未来发展方向。
要满足车厂所需要的分辨率，通常需要多达5-6颗甚至更多的芯片，包括多颗收发处理器、多颗处理器和一颗ADC芯片。我们把这套系统集成在一颗芯片里面，以更低的功耗、更小的尺寸，实现更高的可靠性、更低的价格，达到更好的性能，并且可以帮助雷达生产厂商实现可编程化和可定制化。
作为雷达技术的领导者，Uhnder率先将数字编码调制技术引入到雷达芯片设计过程中，可以对雷达的信号在纳秒尺度上进行编码处理。编码技术最早来源于通讯领域的CDMA，CDMA可以支持多个用户同时在同一频段上，在同一时间进行通讯，而且彼此之间不会受到干扰。通过对雷达数据信号软硬件的设计，这一技术已经能够在汽车这个非常复杂的环境下发挥出它的优势。
FCM和DCM雷达的主要区别，主要在于它们传输的信号。传统的模拟雷达传输信号的短脉冲，也就是我们说的窄带信号，通常情况下传统的雷达是在带宽为50兆赫兹的频段下工作的，而右边看到的这个DCM雷达，它因为带有包含特殊编码序列的长脉冲，通常的工作范围在1GHz到2GHz，也就是我们说的宽带信号。FCM雷达的扫描方式又往往受限于MIMO数量，所以在对比度以及速度、分辨率上会有所取舍。而DCM雷达的传输方式，它能够借助于波导天线实现更好的数据精度，并且不会出现速度模糊性的问题。
这是雷达的架构图，当然还有更先进的方式，数字雷达从雷达信号的处理角度来分析，它收集到的信号可以在CFAR之前进行Beamforming，而且这些数据是没有经过施加阈值的原始数据，能够被大大的进行压缩，更适合被传送到中央处理器来进行进一步的处理，或者是进行一些机器学习的算法。
这是我们和业内一个非常著名的企业罗德施瓦兹一起做的一个针对长距雷达所采集到的稀疏阵列解决方案，红黄表示高度，蓝、紫表示动态数据，前面的路标和桥梁也被很明显地识别出来，能够让车辆得到非常丰富的数据。
这个视频呈现的是一个行人过马路的时候，旁边有一辆车，他能够很好地被识别出来。
目前随着自动驾驶的等级不断增加，干扰问题也在日趋凸显.一个传统的典型案例就包括在4个角上装配有视场角比较大的角雷达，而在前后两个长距雷达，它的视场角相对比较小一些，未来在交通上可能会成为一个雷达充斥的战场，这就需要我们的雷达具有非常强的鲁棒性，并且对干扰信号进行规避，以及在无法规避干扰信号的情况下，进行有效的减轻。Uhnder的雷达采用高速的数字模拟转换器，相当于自带了一个频谱分析仪，能够很好地采集和还原数据，并且做到对干扰源的规避。芯片中也同时拥有自适应的滤波器，能够在几乎不影响DCM的情况下，过滤并且消除掉多个模拟雷达的干扰信息，从而达到非常好的雷达性能效果的展现。
这段视频里面展现的是一个装载有高功率传感器的车辆，在向着前面一个圆球形的目标靠近，上方的曲线可以看到RMS的阈值在出现，下方经过阈值消除以后，这个数值已经有所下降。
最后总结一下，DCM雷达能够做到自身鲁棒性的提升，并且已经在干扰源消除和减轻的情况下，实现产品非常好的效果，相信也会在后续智能安全驾驶环节中发挥出自己更大的特色。
如果大家对数字雷达有兴趣，欢迎关注Uhnder，并且线下与交流，提前祝大家中秋、国庆快乐。
提问：这样一个雷达需要用几颗芯片？一辆车上需要用几个这样的毫米波雷达？
张勤：目前主流的芯片是单颗三发四收或更少通道，我们现在一颗芯片已经实现12发16收的通道数，并且在这个芯片里面已经集成了ADC和处理器。一车可以装配5-6个毫米波雷达。
