一、簡介

S32R45是基于Arm?Cortex?-A53和Arm?Cortex?-M7內(nèi)核的32位汽車?yán)走_(dá)微處理器單元(MPU)。專注于提供先進(jìn)的高分辨率遠(yuǎn)程前雷達(dá)或后雷達(dá)傳感器，提供成像雷達(dá)分辨率功能。高性能雷達(dá)處理能力和能效通過適用于批量采用的專用處理器支持新型ADAS雷達(dá)應(yīng)用，同時(shí)還涵蓋了需要專用高性能雷達(dá)處理的工業(yè)和消費(fèi)電子應(yīng)用。

S32R45通過其HSE安全引擎滿足新的安全要求，并滿足ASIL ISO26262 ASIL B(D)要求，是高性能雷達(dá)處理的完整器件。

應(yīng)用：

汽車電子

倒車AEB

前/后側(cè)向來車輔助功能

泊車輔助

盲點(diǎn)偵測

級聯(lián)成像雷達(dá)

自動(dòng)緊急制動(dòng)系統(tǒng)

自適應(yīng)巡航控制

車道變換輔助系統(tǒng)

二、技術(shù)文章

面向汽車傳感和自動(dòng)駕駛應(yīng)用的4D成像雷達(dá)技術(shù)的問世，改變了我們從L0級汽車演進(jìn)到完全自動(dòng)化L5級汽車的時(shí)間表和經(jīng)濟(jì)價(jià)值。雷達(dá)現(xiàn)在推出了全新功能，可以實(shí)現(xiàn)精確的環(huán)境測繪，這將顯著增強(qiáng)汽車的全面?zhèn)鞲泻透兄芰?，相對于攝像頭傳感器和激光雷達(dá)傳感器而言，汽車行業(yè)對雷達(dá)的未來角色賦予了很高的期望。在一系列的性能和可靠性指標(biāo)方面，成像雷達(dá)彌補(bǔ)了與激光雷達(dá)的差距，甚至還在某些指標(biāo)上更勝一籌，其在商業(yè)成本結(jié)構(gòu)上的優(yōu)勢也是激光雷達(dá)永遠(yuǎn)無法企及的。隨著這些傳感器技術(shù)在功能上開始重疊，我們必須對它們各自的角色和成本進(jìn)行詳細(xì)評估。與此同時(shí)，在汽車行業(yè)從L2級升級到L3級安全性和自動(dòng)化的關(guān)鍵節(jié)點(diǎn)上，出現(xiàn)了一些有關(guān)升級時(shí)機(jī)和持續(xù)時(shí)間的關(guān)鍵問題。L2+級成為新的熱點(diǎn)戰(zhàn)場，OEM正在努力解決達(dá)到L3級必需解決的很多復(fù)雜設(shè)計(jì)問題。

完全L3級自動(dòng)駕駛的相關(guān)開銷仍然可觀，主要是因?yàn)轳{駛員無需待命所需要的系統(tǒng)冗余，其實(shí)L2+自動(dòng)駕駛已經(jīng)大受關(guān)注，增長強(qiáng)勁，因?yàn)樵谔峁㎜3功能的同時(shí)安排駕駛員待命，故而減少了對冗余的額外需求。復(fù)雜度級別SAE將自動(dòng)駕駛劃分為五個(gè)等級，評估4D成像雷達(dá)對ADAS和AD應(yīng)用的潛在影響是非常有幫助的，特別是L2級L3級之間的巨大差異。在L2級汽車上，駕駛員需要始終集中注意力；駕駛員最終負(fù)責(zé)汽車安全，一旦發(fā)生事故，他們要承擔(dān)責(zé)任。但從L3級開始，車載安全自動(dòng)化功能將變得足夠強(qiáng)大，將由汽車OEM承擔(dān)安全責(zé)任。

L3級與L4/L5級之間也存在重要區(qū)別。在L3級，某些情況下仍然 需要駕駛員干預(yù)，而在L4/L5級，只有在提出請求的情況下，才 能讓駕駛員干預(yù)，在某些L5用例中，駕駛員甚至無法干預(yù)。L4 和L5汽車至少必須能夠在任何情況下將汽車行駛到?？空?，而 無需人工干預(yù)。 這些自動(dòng)駕駛級別提出了新的系統(tǒng)冗余性要求，因?yàn)轳{駛責(zé)任 更多由汽車承擔(dān)。在L3級，駕駛員必須能夠在具有挑戰(zhàn)性的交通條件下接管汽車，而在其他情況下可以“解放眼睛和雙手”。 在這些場景下，駕駛員逐漸完全接管汽車控制權(quán)可能需要最長 一分鐘時(shí)間，這種功能—也就是將汽車控制權(quán)從汽車安全移 交給駕駛員 — 需要的冗余級別將大幅提高系統(tǒng)復(fù)雜度和成本。 因此，每輛汽車達(dá)到L3級性能所需的攝像頭、雷達(dá)和激光雷達(dá) 傳感器數(shù)量和配置，以及與典型L2級傳感器配置的差值，會(huì)對 OEM制造成本產(chǎn)生很大的影響。

這有助于解釋為什么會(huì)出現(xiàn)L2+級，其目的是幫助OEM最大程度地減少L2級帶來的成本增長，同時(shí)開始為客戶提供接近L3級的高級ADAS功能，而不完全跨過L3級的界限，因?yàn)檫@樣會(huì)將責(zé)任從駕駛員轉(zhuǎn)移到OEM。L2+級可以充分利用與L3級相關(guān)的傳感器和半導(dǎo)體元件，將制造成本控制在L2+級，同時(shí)又規(guī)避實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)冗余帶來的附加成本，這些冗余是在L3級上將控制權(quán)從汽車轉(zhuǎn)移到駕駛員所必需的。同時(shí)，在通向L3、L4和L5的道路上，OEM力爭實(shí)現(xiàn)市場差異化，在未來幾年內(nèi)，很多OEM將推出全新的安全和舒適功能，這將讓消費(fèi)者受益。

L2+ — 下一個(gè)關(guān)鍵戰(zhàn)場

這些新的安全和舒適功能集中在L2+級上推出，價(jià)位讓消費(fèi)者樂于接受，中心問題是消費(fèi)者是否愿意為達(dá)到L3級標(biāo)準(zhǔn)必需的更多系統(tǒng)冗余來支付更高的價(jià)格。對于OEM而言，L2+級讓他們能夠規(guī)避解決L3級冗余問題和極端情況所需的大量成本，這些成本會(huì)降低汽車在市場上的競爭力。L2+級還讓OEM能夠逐步推出高級安全和舒適功能，留出更多時(shí)間來等待傳感器技術(shù)成熟，在更高的自動(dòng)駕駛級別上得到商業(yè)級采用。在這個(gè)過渡級別上，駕駛員能夠繼續(xù)提供必要的冗余，OEM能夠在舒適功能和成本之間達(dá)到更好的平衡。

在逐漸接近L3級時(shí)，OEM必須認(rèn)真考慮以下這些重要問題：如果實(shí)現(xiàn)L3級系統(tǒng)冗余的成本負(fù)擔(dān)近似于L4級的預(yù)期成本負(fù)擔(dān)，那么為什么要停留再L3級呢？如果仍然需要將注意力集中在駕駛上，客戶是否愿意為L3安全系統(tǒng)冗余支付更高的價(jià)格？雖然OEM可能在這些問題上沒有達(dá)成共識(shí)，我們?nèi)匀豢梢院侠淼卣J(rèn)為，在未來數(shù)年內(nèi)，L2+汽車產(chǎn)量將遠(yuǎn)高于L3汽車。近期的Yole Developmen報(bào)告表明，至少在2030年之前，L4/L5汽車的市場滲透率仍將保持在個(gè)位數(shù)，其中一部分汽車將作為機(jī)器人汽車使用。同時(shí)，隨著L0–L2汽車的市場滲透率開始下跌，L2+汽車的采用率將持續(xù)穩(wěn)定增長，截止2030年，L2+汽車

很可能達(dá)到將近50%的市場份額。因此，在未來十年內(nèi)，預(yù)期L2+汽車將成為汽車OEM關(guān)注的焦點(diǎn)。

三種傳感器，沒有單個(gè)解決方案是完美的

我們對實(shí)現(xiàn)ADAS和AD的三種主要傳感技術(shù)（攝像頭、雷達(dá)和激光雷達(dá)）進(jìn)行更高級別的分析，以便充分了解適用于L2+汽車的4D成像雷達(dá)的優(yōu)點(diǎn)。最終，我們發(fā)現(xiàn)沒有萬能的解決方案，三種解決方案各有優(yōu)劣，能夠相互補(bǔ)充，為其他傳感器類型提供冗余。當(dāng)然，攝像頭和雷達(dá)傳感器目前已經(jīng)得到廣泛部署，因?yàn)檫@兩種技術(shù)成熟度高、經(jīng)濟(jì)且互補(bǔ)性強(qiáng)，而且經(jīng)濟(jì)實(shí)惠。激光雷達(dá)傳感器與攝像頭和雷達(dá)傳感器在功能上沒有互補(bǔ)性，因而可作為兩者的冗余。攝像頭傳感器具備檢測RGB顏色信息的能力，提供百萬像素的分辨率，這兩大特性相結(jié)合，使其成為“閱讀”交通標(biāo)志和其他應(yīng)用不可或缺的設(shè)備，另外還提高了目標(biāo)識(shí)別和分類的精確度。但在各種不同的光照條件下，以及惡劣天氣和路況條件下，攝像頭技術(shù)的效率和可靠性受到嚴(yán)重影響。市場上也有一些新技術(shù)，可自動(dòng)為汽車攝像頭透鏡清除水氣和灰塵，但這些機(jī)制會(huì)提高物料成本，還會(huì)帶來機(jī)械方面的漏洞，影響系統(tǒng)穩(wěn)定性。攝像頭進(jìn)行距離和速度測量的能力仍將受到很大限制。當(dāng)然，我們可以從立體攝像頭配置獲得速度和深度估算，但精度比較有限，這個(gè)缺點(diǎn)還需要從雷達(dá)層加以彌補(bǔ)。激光雷達(dá) — 提供性能優(yōu)勢以處理極端情況激光雷達(dá)的主要差異化特性是低至0.1度級別的超精確角度分辨率，包括在水平和垂直方向上，另外還有距離測量的高分辨率，這要?dú)w功于它使用極短的波長和脈沖。這些優(yōu)勢使得激光雷達(dá)非常適合高分辨率的3D環(huán)境測繪，能夠精確地檢測空間、

邊界和汽車自身定位。但是，激光雷達(dá)與攝像頭傳感器具有一些相同的缺點(diǎn)。與雷達(dá)傳感器相比，激光雷達(dá)估算速度和遠(yuǎn)程檢測物體的能力非常有限。此外，激光雷達(dá)易受惡劣天氣和路況條件的影響，為了應(yīng)對穩(wěn)定性和維護(hù)挑戰(zhàn)，將會(huì)產(chǎn)生更高的成本。

過去幾年內(nèi)，市場上出現(xiàn)了多種新型激光雷達(dá)，例如固態(tài)激光雷達(dá)、MEMS激光雷達(dá)或電子掃描激光雷達(dá)。這些新技術(shù)旨在讓激光雷達(dá)對汽車應(yīng)用更“友好”，包括在尺寸、成本和穩(wěn)定性方面。相對于機(jī)械旋轉(zhuǎn)激光雷達(dá)，這些新技術(shù)有了很大改進(jìn)，但總體而言，它們要趕上其他ADAS傳感器的成熟度還有待時(shí)日。激光雷達(dá)在主流乘用車中得到廣泛采用的最大障礙還是成本。根據(jù)近期的OEM評估，2021年，小規(guī)模應(yīng)用的激光雷達(dá)的成本是帶有四個(gè)級聯(lián)雷達(dá)收發(fā)器的12-TX和16-RX成像雷達(dá)的十倍左右。雖然激光雷達(dá)和雷達(dá)的成本都將隨著時(shí)間推移而下降，但預(yù)期到2030年，即便激光雷達(dá)將在高級自動(dòng)化應(yīng)用場景中得到一定規(guī)模應(yīng)用，其成本仍然是雷達(dá)的兩倍。展望未來，激光雷達(dá)仍將提供性能優(yōu)勢，以處理在復(fù)雜駕駛場景中出現(xiàn)的極端情況。因此，在價(jià)格能夠接受的情況下，它仍將是L4和L5自動(dòng)駕駛必需的冗余的一個(gè)重要部分。

4D成像 — 雷達(dá)的下一個(gè)飛躍

在這幾個(gè)傳感器類型中，雷達(dá)的獨(dú)特優(yōu)勢是具備精確的速度和距離測量能力。激光雷達(dá)使用稀疏激光束來探測目標(biāo)場景，而雷達(dá)能夠無縫探測場景。在較遠(yuǎn)的距離上，如果目標(biāo)位于邊界清晰的激光束之間，激光雷達(dá)可能漏過小目標(biāo)。這些因素使得雷達(dá)成為適合長距離工作的更可靠傳感器。雷達(dá)的檢測范圍已經(jīng)擴(kuò)展，今后可能達(dá)到300米以上，遠(yuǎn)高于攝像頭和大多數(shù)激光雷達(dá)傳感器能夠提供的距離。此外，與攝像頭和激光雷達(dá)不同，雷達(dá)可在所有天氣和光照條件下可靠工作。惡劣天氣條件帶來的環(huán)境污垢或水滴折射不會(huì)影響雷達(dá)工作。雷達(dá)在毫米波頻率下工作，也可以穿過介電材料（例如汽車保險(xiǎn)杠）發(fā)射信號，因此它不需要開放的窗口來收發(fā)信號，從穩(wěn)定性和美觀的角度來看，它都是更好的選擇。雷達(dá)的主要弱點(diǎn)是無法捕獲顏色信息，與攝像頭和激光雷達(dá)傳感器相比，它的角度分辨率也比較有限。但是，隨著我們近期在4D成像雷達(dá)技術(shù)上取得進(jìn)步，角度分辨率顯著增強(qiáng)，這些有助于彌補(bǔ)與激光雷達(dá)的性能差距。在通向L5級汽車自動(dòng)化的道

路上，4D成像雷達(dá)為雷達(dá)創(chuàng)新創(chuàng)造了新的可能，在面向L2+的未來傳感器組合中，它將承擔(dān)大部分工作，一直到完全自動(dòng)駕駛汽車問世。與傳統(tǒng)的雷達(dá)傳感器相比，4D成像雷達(dá)能夠測量空間距離，還能夠計(jì)算水平和俯仰方向的到達(dá)角。此外，它的角度分辨率達(dá)到亞度（<1度）級別，而使用傳統(tǒng)汽車?yán)走_(dá)只能達(dá)到5至8度的分辨率。這是通過MIMO（多輸入多輸出）天線陣列實(shí)現(xiàn)的，該陣列能夠生成大量的虛擬通道，與雷達(dá)孔徑值成比例，與角度分辨率值成反比。這種虛擬通道越多，角度分辨率越好。MIMO當(dāng)然也會(huì)帶來挑戰(zhàn)，因?yàn)樗鼤?huì)在接收信號中引入虛假目標(biāo)和模糊。但是，利用高級MIMO波形，可以減少這些問題的影響。MIMO波形設(shè)計(jì)和虛假目標(biāo)抑制本身就是專門的創(chuàng)新領(lǐng)域。恩智浦能夠?yàn)榭蛻籼峁┫冗M(jìn)的解決方案，以減少常用MIMO波形的負(fù)面影響。這些先進(jìn)技術(shù)的設(shè)計(jì)和實(shí)施與恩智浦雷達(dá)處理器密切相關(guān)，讓客戶能夠從軟件和硬件開發(fā)的協(xié)同效應(yīng)中獲得最高的性能。借助這些改進(jìn)的功能，雷達(dá)傳感器第一次能夠提供高分辨率點(diǎn)云輸出，實(shí)現(xiàn)更高分辨率的環(huán)境測繪和場景感知，與當(dāng)今的激光雷達(dá)相比毫不遜色。另外，雷達(dá)傳感器的成本更低，這使得它們非常適合大規(guī)模使用。在此基礎(chǔ)上，4D成像雷達(dá)還增加了多模工作的獨(dú)特功能，也就是在從近處到最遠(yuǎn)300米處的所有距離上同時(shí)檢測目標(biāo)。在汽車上配備4D成像雷達(dá)，可以進(jìn)行傳統(tǒng)雷達(dá)無法實(shí)現(xiàn)的決策，例如確定駕駛通過某個(gè)隧道是否安全，或者是否可以安全地繞過車道上的障礙物。憑借這些先進(jìn)功能，在惡劣天氣和路況條件下，4D成像雷達(dá)能夠?yàn)閿z像頭和激光雷達(dá)傳感器提供冗余或備份。使用4D成像雷達(dá)，我們可在最大300米的距離外檢測、區(qū)分、追蹤多個(gè)靜止或移動(dòng)的目標(biāo)，即便目標(biāo)相互間距離很近也能做到。這遠(yuǎn)遠(yuǎn)超出攝像頭和激光雷達(dá)傳感器的檢測范圍。鑒于雷達(dá)傳感器提供亞度級別的分辨率、精確的距離和速度測量、最大300米距離的同步多模檢測，它的測量距離是所有三個(gè)傳感器類型中最長的。另外，雷達(dá)傳感器還能夠在不受環(huán)境條件影響的情況下工作，因而它預(yù)期將成為任何AD級別汽車的傳感器組合中最基礎(chǔ)、最全面、最穩(wěn)定的傳感器類型。

具有挑戰(zhàn)性的用例

攝像頭和雷達(dá)傳感器可以很好地互補(bǔ)，必定會(huì)在L1至L5級的汽車中廣泛部署。在L2級，汽車必須進(jìn)行傳感器融合，以便同時(shí)進(jìn)行橫向和縱向的控制。在L2+和L3級，汽車預(yù)期將組合多種橫向和縱向的控制，目的是在預(yù)定義的有限條件下，處理面向任務(wù)的，更復(fù)雜的用例。高速巡航就是一個(gè)很好的例子。當(dāng)足夠滿足ODD（運(yùn)行設(shè)計(jì)域）條件時(shí)，汽車將以最高130km/h的速度行駛，啟動(dòng)變道，安全接管汽車的緩慢駕駛。這種先進(jìn)功能要求汽車能夠遠(yuǎn)距離探測前方，盡可能早地識(shí)別危險(xiǎn)，可靠地保護(hù)自由空間，與相鄰車道的汽車和摩托車保持安全距離，確保安全地接管手動(dòng)駕駛。傳統(tǒng)的雷達(dá)無法滿足這種要求，因?yàn)樗鼈兊臋z測距離有限，缺少角度分辨率，無法確定和保護(hù)需要的自由空間。在L2+級，當(dāng)需要時(shí)，駕駛員將會(huì)接管比較困難的駕駛。激光雷達(dá)只是為人工駕駛員提供額外的冗余，出于成本優(yōu)化的原因，L2+汽車設(shè)計(jì)可能不包括激光雷達(dá)。在L3級，汽車需要處理比L2+汽車更多的極端情況。即便駕駛員可在最長一分鐘的時(shí)間窗口內(nèi)接管汽車控制，汽車仍可能需要激光雷達(dá)來提供更多的冗余。但是，與提供了相似功能的L2+汽車相比，這種方法的性價(jià)比讓客戶不太愿意接受。因此，L3汽車的采用率仍然是一個(gè)問題，而在它之后，L4和L5汽車將會(huì)占據(jù)市場。都市駕駛是面向任務(wù)的復(fù)雜用例的另一個(gè)很好例子。都市環(huán)境充滿了危險(xiǎn)，遠(yuǎn)比高速巡航場景復(fù)雜得多，要在這種環(huán)境下以最高70 km/h的速度安全駕駛，汽車必須能夠安全地避開擁擠的行人和突然闖入路面的寵物。在世界某些地區(qū)，受時(shí)間限制的街道可能自動(dòng)重新配置為一條或兩條個(gè)車道，取決于具體的時(shí)段，汽車設(shè)計(jì)必須考慮到這種情況，很可能只有L5汽車才能應(yīng)對。在這種用例中，高度精確的目標(biāo)識(shí)別和分類顯得至關(guān)重要，高度精確的環(huán)境測繪功能可以滿足這種需求。在L4級和L5級，不要求駕駛員接管汽車，作為最終的手段，汽車會(huì)行駛到安全停靠站，完全冗余不再是一個(gè)選項(xiàng)，而是必需。出于這個(gè)原因，L4和L5汽車將會(huì)使用所有三種主要汽車傳感器類型，包括攝像頭、雷達(dá)和激光雷達(dá)，集成在傳感器組合中。鑒于高性能4D成像雷達(dá)能夠幫助我們達(dá)到L3級，提高安全合規(guī)性，而無需每輛汽車使用多個(gè)激光雷達(dá)來提供冗余，因而它有利于OEM在傳感和處理層上節(jié)省可觀的成本。

結(jié)論

隨著具備商業(yè)可行性的4D成像雷達(dá)技術(shù)問世，將對面向L2+和更高級別汽車部署的ADAS傳感器組合產(chǎn)生重大影響，實(shí)現(xiàn)L2+級安全和舒適功能的廣泛應(yīng)用，為L4/L5級完全自動(dòng)化鋪平道路。攝像頭、雷達(dá)和激光雷達(dá)傳感器的相對優(yōu)勢，將決定每種傳感技術(shù)在各個(gè)自動(dòng)駕駛級別中的角色和意義。特別是，雷達(dá)傳感器將會(huì)成為最基礎(chǔ)的傳感器，在L2+和L3級以攝像頭為補(bǔ)充，在L4和L5級以攝像頭和激光雷達(dá)為補(bǔ)充。恩智浦最近推出了高性能S32R45雷達(dá)處理器，它為OEM提供了一條經(jīng)濟(jì)高效的途徑，幫助他們實(shí)現(xiàn)先進(jìn)的4D成像雷達(dá)功能，在L2+和更高級別的汽車上投入商用，具有適當(dāng)?shù)某杀窘Y(jié)構(gòu)，這要?dú)w功于該產(chǎn)品采用了智能方法，將恩智浦的先進(jìn)雷達(dá)信號處理IP與先進(jìn)的16nm FinFET CMOS技術(shù)結(jié)合在一起。

三、相關(guān)下載 

1、白皮書

https://share.eepw.com.cn/share/download/id/395889

2、資料頁

恩智浦 FreeRTOS 產(chǎn)品簡介
https://share.eepw.com.cn/share/download/id/395888

恩智浦 面向成像雷達(dá)的S32R45高性能處理器

https://share.eepw.com.cn/share/download/id/395887

平臺(tái)間通信框架（IPCF）產(chǎn)品簡介

https://share.eepw.com.cn/share/download/id/395890