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主動安全應用風行 車用半導體廠加碼雷達技術

文‧陳韋豪 發布日期:2014/11/27 關鍵字:ADAS毫米波Google

半導體業者積極布局雷達市場。隨著汽車市場對於安全要求不斷提升,加上主動安全應用的演進趨勢,以往單靠影像辨識的先進駕駛輔助系統(ADAS)在判斷準確度上已面臨瓶頸,驅使晶片商積極開發成本更高的雷達系統,進而提升汽車的環境偵測能力。

英飛凌(Infineon)汽車半導體業務亞太區域中心安全系統市場部經理劉山表示,過去設計汽車雷達系統一般需要四顆晶片,包含做為類比數位轉換器(ADC)接口的現場可編程閘陣列(FPGA)、數位訊號處理器(DSP)、外部同步動態隨機存取記憶體(SDRAM)以及微控制器(MCU),同時還需要大量的電阻、電容,以及至少四顆電源晶片,遂使整體物料成本高昂,難以於汽車市場中普及。

著眼於此,英飛凌除提供毫米波雷達晶片之外,在其針對ADAS應用開發的MCU--AURIX中,亦整合ADC模組、快速傅立葉轉換(FFT)引擎及RAM,藉此省去上述外部元件,電源IC也可以減少至一顆。劉山強調,此方案使整體物料成本降低40〜50%,同時將過去用軟體實現的FFT演算法以硬體方式內建,可提高整體運算效率。

據了解,AURIX系列採三核架構,並依應用分為入門級與高階兩種方案,主要差異在於入門級方案將雷達與影像系統分開運作;而高階方案則是將兩者訊號進行融合,以增加系統精確度,並有助於提升歐洲新車安全協會(Euro NCAP)評等。

現行車用雷達包含超音波、毫米波、光達(LiDAR)等方案。其中,毫米波雷達是目前ADAS應用的主流,分為24GHz與77GHz兩種類型。24GHz雷達的偵測距離較短,一般用於盲點偵測,同時價格較低,在中、低階車款上便可用到;而77GHz覆蓋距離較長,主要用於前向雷達,可做自適應巡航控制(ACC)。

劉山說明,24GHz雷達目前需求較大,如盲點偵測功能就同時需要在汽車兩側各安裝一顆;但若針對主動安全應用,則單靠24GHz雷達將難以實現,因此近期77GHz雷達的需求正逐漸成長。未來高階車款應該會同時配備兩種雷達做為長、短距離上的互補,成長規模相當看好。

除了上述類型,可同時覆蓋長距離及中短距離的79GHz雷達也逐漸受到關注,並可能在未來成為取代採用兩顆不同頻段雷達的方案。然而劉山指出,79GHz雷達最大的問題在於很多國家尚未開放此頻段,因此目前發展尚不明朗。

光達則分為單點、水平與3D三種類型,目前國際上自動駕駛系統之研發單位,大都採用2D或3D 360度光達感測器進行環境偵測與圖資重建,而毫米波雷達則無法達成此功能。不過,光達礙於成本過高,難以於消費市場中普及,一顆2D光達視距離與掃描角度範圍,價格可達1,000〜10,000美元不等,而Google無人車採用的3D 360度光達更要價數萬美元。

車輛研究測試中心車電系統發展處經理李玉忠分析,在雷達的選擇上,主要根據研發系統之目標功能而有所區別,例如市區與快速道路環境之緊急自動煞車系統(AEB)採用毫米波雷達(僅須偵測車道前方範圍障礙物體);但全自動駕駛系統須考量的環境因素更為複雜,所以須使用光達進行360度環境障礙物體掃描,以利決策判定。

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