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自動駕駛（AV）技術不僅有望提高交通運輸系統的整體效率，還能避免人為錯誤導致的事故，提升交通參與者和駕乘人員的安全性。當然，自動駕駛的飛速發展也對功能安全提出了更高的要求，不斷推動著車載雷達向更靈敏、更精準的方向發展。車載雷達77GHz技術的加持，在讓車輛更好地識別周圍危險情況提高安全性的同時，更為汽車制造商創造了更多創新的機會。

 

在分享車載雷達的前沿發展趨勢時，是德科技汽車與新能源事業部大中華區業務拓展經理祝曉悅表示，要讓雷達傳感器能夠“看清”整個駕駛場景，做到不僅能夠進行物體檢測，而且能夠輕松區分和辨別出較小的物體，挑戰是實實在在的： 沒有大量的算法訓練，實現高級駕駛員輔助系統（ADAS）乃至未來的自動駕駛就如同天方夜譚了 。要做到這一點，需要有一種萬全之策。

 

ADAS的創新需求

不可否認，我們現在只是處在自動駕駛之路的初級階段——L2和L3級別之間，業界比較流行的做法是從ADAS向上發展，而要實現完全自動駕駛的終極目標還有很長的路要走。

 

我們在這里

 

ADAS需要有探測物體的雷達傳感器（短程和遠程）、用于物體識別的激光雷達，以及用來監視車輛安全的攝像頭系統。在單車智能之外，還要采用V2X技術，利用車對車和車對基礎設施的通信技術來擴展傳感器覆蓋范圍，也包括使用實時高精地圖。在系統集成方面，需要實現傳感器融合，以整合來自不同傳感器的輸入信號，對做出決策的AI系統加以訓練。

 

祝曉悅

是德科技汽車與新能源事業部大中華區業務拓展經理

 

祝曉悅以雷達傳感器為例解釋說，其采集的信息被傳送給ADAS算法，后者必須學會正確解釋收到的數據。如果雷達傳感器所“看到”的世界過于簡單或不夠完整，那么它做出的決策也會有局限性。所以訓練這些算法是實現ADAS功能的關鍵。

 

“老司機”需要時間和經驗的沉淀

一名優秀的老司機往往需要時間和經驗的沉淀，才能臨危不亂做出正確的決策。自動駕駛技術的每一次提升都需要依靠復雜的系統，傳感器、精準算法與強大處理器的結合是實現自動駕駛的關鍵因素。

 

祝曉悅指出，傳感器可以感知周圍環境，由處理器和算法做出正確的決策，并確保遵守道路交通規則。要確保新的ADAS功能安全可靠，就不能使用不成熟的系統，冒很大風險過早進行道路測試。因此需要能夠仿真真實駕駛場景，對實際使用的傳感器、電子控制單元（ECU）代碼、人工智能（AI）邏輯等進行驗證。盡早測試更多的場景能夠讓汽車制造商清楚地了解何時可以完成開發工作，何時可以信心滿滿地發布ADAS功能。

 

然而，在軟件定義汽車時代，現代車輛中復雜的ADAS/AV功能的驗證遇到了前所未有的挑戰：無法通過純軟件仿真方式正確仿真真實世界；進行道路試驗也不切實際，因為效率極低且存在潛在危險。

 

現在通常的做法是，在開發周期的早期，在實驗室中開發和測試ADAS功能。通過重建復雜和極端情況、可重復的場景、范圍、速度、干擾效果等，觀察車輛附近的物體，避免汽車前后保險杠附近出現盲點。其關鍵在于讓車輛具有更多意識（物體）并了解周圍環境。

 

有限“視野”與全場景仿真（上）；當前視圖與期望視圖（下）

 

挑戰比比皆是

祝曉悅表示，要提升自動駕駛等級，必須攻克以下多項技術難關：

 

第一：縮小道路測試與軟件仿真測試之間的差距。 當前的傳感器和控制模塊是在具有軟件在環（HIL）測試功能的仿真環境中進行測試的，盡管軟件仿真很有用，但它無法完全重現現實情況以及可能出現的不完美的傳感器響應。而全自動駕駛汽車必須知道如何應對這樣的情況。

 

通過對原型車或合法上路車輛中集成的完整系統進行道路測試，汽車制造商能夠驗證最終產品的性能，然后將其推向市場。道路測試確實至關重要，也是開發過程中不可或缺的一環，但考慮到測試成本、所需時間和可重復性等一系列問題，完全依賴于道路測試已變得不切實際。采用這種方式，車輛需要經過幾百年的測試才能達到足夠的可靠性，萬無一失地安全上路。

 

因此，在真實條件下，利用車載雷達獲取的數據來訓練ADAS/AV算法，幫助其做出決策，指示車輛在遇到特定行駛狀況時應該做出何種響應至關重要。如果算法沒有經過正確的訓練，就可能會做出意外決策，危及駕乘人員或行人安全。

 

第二：現在，測試系統不是沒有，但其不足之處在于：

 

• 一些測試系統使用多個雷達目標仿真器（RTS），每個RTS都向雷達呈現多個點目標，并通過機械移動天線來仿真水平位置和垂直位置，其自動化操作延緩了整體測試速度。

• 另一些測試方案采用只包含少數幾個RTS的天線墻，目標可以出現在場景中的任何地方，卻不能同時出現。在靜態或準靜態環境下，這種方法可以測試橫向移動的少數幾個目標，但會受機械臂速度的限制。

• 現有雷達傳感器測試方案的視場（FOV）也很有限，無法分辨距離小于4米的目標。在測試雷達傳感器時，如果目標數量不夠多，就無法反映完整駕駛場景，重現真實環境中的復雜情況。

從目標仿真到場景仿真

為了解決上述所有難題，需要進一步技術創新，即找到一種新的雷達傳感器測試方法。這種方法不是通過仿真目標來進行目標探測，而是仿真完整的交通場景，并且可以在路測之前在實驗室中進行測試。

 

上面提到，在測試雷達傳感器時，目標數量不夠多，就無法反映完整駕駛場景，重現真實環境中的復雜情況。通過在實驗室中執行全場景仿真，汽車制造商能夠任意組合各種可重復的復雜場景、高密度（靜止或運動）目標、環境特征，盡早測試更多駕駛場景，從而顯著加速ADAS/AV算法的學習進程。

 

祝曉悅介紹說，是德科技推出的一款新的雷達場景仿真器解決方案，可以讓汽車制造商在實驗室環境中仿真和測試與現實世界一樣復雜的駕駛場景。作為是德科技自動駕駛仿真（ADE）平臺的一個組件，該雷達場景仿真器由是德科技、IPG Automotive和Nordsys通過多年合作共同打造的。該解決方案踐行了上述理念，為汽車制造商提供了全場景仿真，可以在實驗室中仿真并測試復雜的真實場景，加快整體測試速度，推進ADAS/AV技術的發展。 此外，是德科技還能夠提供其他場景仿真軟件的支持。

 

是德科技雷達場景仿真器

 

汽車制造商明白，自動駕駛算法不僅測試起來非常復雜，還會涉及到安全問題。是德科技的雷達場景仿真器采用全場景渲染方法，在寬廣的連續視場（FOV）內仿真遠處和近處的目標，使客戶能夠利用極其復雜的多目標場景快速測試自動駕駛系統中集成的車載雷達傳感器。

 

據介紹，是德科技成功打造的解決方案在一些關鍵技術方面取得了突破性進展，首先是幾百個專用的微型射頻（RF）前端，每個前端均自帶天線，8個這樣的射頻前端集成在一塊電路板上；然后，將64塊電路板呈半圓形陣列排列，構成一個可擴展的仿真屏幕——全場景仿真器，可呈現最多512個目標；還可創建寬屏幕，實現實驗室的全場景仿真。隨著物體越來越近，多次反射及更多的反射可以改進物體的檢測和區分能力。

 

全場景仿真器

 

雷達場景仿真器的最小目標仿真距離可達1.5米，視野為水平為±70°，垂直±15°，可以涵蓋受控實驗室環境中強制性、常見或潛在的危險用例。

 

仿真雷達目標有多近？

汽車制造商能得到什么好處？

 

由于是德科技雷達場景仿真器采用專利技術，不是仿真單個目標而是仿真整個交通場景來進行目標探測，汽車制造商可以獲得以下關鍵優勢：

 

• 視野更寬廣：雷達場景仿真器不僅允許雷達傳感器在更寬的連續視場內發現更多目標，還支持仿真近距離目標和遠距離目標，以避免雷達視野遺留盲區，還能提升算法訓練效果，從而高效探測和分辨密集、復雜場景中的多個目標。為此，自動駕駛汽車可以基于全局情形而不僅僅是測試設備所得到的信息來做出決策。

• 測試復雜真實環境：在測試雷達傳感器時，如果目標數量不夠多，就無法反映出完整的駕駛場景，重現真實環境中的復雜情況。雷達場景仿真器允許汽車制造商在實驗室內設定各種交通密度、速度、距離和目標總數，真正仿真現實駕駛場景。無論是常見情況還是極端情況，都可以提前進行測試，最大限度降低風險。

目標仿真與場景仿真對比

 

• 加快學習速度：雷達場景仿真器為在實驗室中測試復雜場景提供了一個確定性真實環境，而此前只能在道路上進行這樣的場景測試。借助該仿真器所提供的測試方法，汽車制造商能夠使用可重復的高密度復雜場景提前進行測試，場景包括靜止目標或運動目標，還包含各種可變環境特征，從而顯著提高ADAS/AD算法學習速度，避免人工測試或自動化測試的效率低下問題。

• 高場景分辨率：汽車制造商需要測試雷達能否分辨道路上的障礙物，以便平穩、迅速地過渡到自動駕駛（即汽車工程學會（SAE）規定的L4和L5級自動駕駛）。是德科技借助點云（每個目標多個反射點）提高目標分辨率，填補了這一技術空白。

• 銳化ADAS雷達視覺：雷達場景仿真器可以讓客戶看到大畫面，以更寬、連續的視野（+/-70°）查看更多信息；訓練算法以檢測和區分多個對象，根據完整情況做出決策。

• 持續價值：作為是德科技自主駕駛仿真平臺的一部分，雷達場景仿真器可與任何第三方仿真軟件一起使用，仿真所有相關車內傳感器的同步輸入，隨著基于雷達的AD系統和測試要求的發展，繼續提供價值。

一次重大的飛躍

是德科技的雷達場景仿真器以行業領先的方式縮小了軟件仿真和道路測試之間的差距，消除了雷達視野中的縫隙；在實驗室仿真復雜的真實駕駛場景，有助于加速ADAS/AV算法學習。

 

祝曉悅強調，是德科技的雷達場景仿真器為汽車制造商提供了一個開創性的解決方案，通過全場景渲染在實驗室內就能完成道路測試。利用是德科技的雷達場景仿真器，配合使用自動駕駛仿真平臺，汽車制造商及其合作伙伴將能夠集中精力開發和測試ADAS/AD系統與算法，包括傳感器融合和決策算法。該平臺還可以與商用3D模型、硬件在環系統以及現有的測試和仿真環境相集成。

 

是德科技雷達場景仿真器意味著一次重大的飛躍，將為重視安全性的ADAS/自動駕駛系統開發者提供一個理想的解決方案，幫助他們實現新的ADAS功能，最終實現全自動駕駛的愿景。