汽車雷達的案例
Ansys助力Oculii重構汽車雷達系統
Oculii與Ansys達成新合作以加速研發自動駕駛技術
主要亮點
Oculii采用Ansys電磁解決方案以大幅改進汽車雷達系統
Ansys HFSS有助于縮短產品研發周期，加速產品上市
雷達在主動安全領域實現了市場最快增速，僅汽車領域就已售出1億到1.5億部
為了使自動駕駛汽車（AV）可以更準確地感知周圍環境，Oculii公司采用Ansys仿真解決方案，正著力研發用于雷達系統的人工智能（AI）軟件與硬件。Ansys技術可以提供高精度的仿真與模擬，推動更精細的設計優化，從而縮短設計周期，并支持Oculii完成以更低成本實現高性能感知的目標。
安全問題，是自動駕駛技術中最不可忽視的，這需要確保汽車雷達高精度地感知任意的周邊環境。而提高雷達的分辨率，意味著更大的天線尺寸、功耗以及增加成本，這是商業雷達系統長期以來面臨的挑戰。當前的自動駕駛，采用增加不同種類的傳感器，來彌補雷達分辨率不足的問題，這同樣會增加系統的復雜性和成本。而Oculii公司充分挖掘了商用雷達的潛力，利用人工智能學習和適應環境，將分辨率提高了100倍。
Oculii正在使用Ansys仿真解決方案，為雷達系統開發AI軟件和硬件，使自動駕駛汽車能夠更準確地感知周圍環境。
展開 智能汽車中毫米波雷達的應用
在過去的 20 年里，毫米波雷達作為汽車傳感器已經在技術方案中站穩了腳跟。
當毫米波雷達第一次出現在市場上時，是作為一種豪華車的配置
（和現在的紅外夜視相似）
。而如今，隨著毫米波雷達和關鍵的輔助駕駛安全功能捆綁，它也成為汽車主動安全的代名詞。隨著汽車行業往智能化方向發展，雷達相對于其他傳感器類型的優勢使它向更廣泛的應用領域進發。
▲圖1. 智能汽車中毫米波雷達的作用
半導體公司基于CMOS的單芯片解決方案的量產正在加速毫米波雷達的部署，單芯片一方面降低了整個77Ghz雷達的研發難度，另一方面使得產品的合格率與成本都發生很大變化。
單芯片的高度集成使得目標位置，速度等信息都能進行多傳感器的融合判斷，這也加速了毫米波雷達在汽車和工業領域的使用。其77G 4D雷達可以做到火柴盒大小，是傳統毫米波雷達
（ABCD Autoliv、Bosch、Continental、Delphi）
的一半大小。長距雷達測距能達到250米，角度分辨率小于3度，行人和自行車檢測性能突出。量產價格可以讓傳統毫米波雷達做到價格更低。
▲圖2. 毫米波雷達模組的進化，使得更多的玩家進入這個領域
自動駕駛使用的毫米波雷達
毫米波雷達的工作波段一般為30GHz-300GHz，波長介于微波和厘米波
（1mm-10mm）
之間，目前成熟商用的車載毫米波雷達包括24GHz
（MRR，短中距離雷達）
和77GHz
（LRR，長距離雷達)
，后者體積小、功耗低、帶寬高、分辨率好、探測距離遠。
展開 Ansys助力Oculii重構汽車雷達系統
Oculii與Ansys達成新合作以加速研發自動駕駛技術
主要亮點
Oculii采用Ansys電磁解決方案以大幅改進汽車雷達系統
Ansys HFSS有助于縮短產品研發周期，加速產品上市
雷達在主動安全領域實現了市場最快增速，僅汽車領域就已售出1億到1.5億部
為了使自動駕駛汽車（AV）可以更準確地感知周圍環境，Oculii公司采用Ansys仿真解決方案，正著力研發用于雷達系統的人工智能（AI）軟件與硬件。Ansys技術可以提供高精度的仿真與模擬，推動更精細的設計優化，從而縮短設計周期，并支持Oculii完成以更低成本實現高性能感知的目標。
安全問題，是自動駕駛技術中最不可忽視的，這需要確保汽車雷達高精度地感知任意的周邊環境。而提高雷達的分辨率，意味著更大的天線尺寸、功耗以及增加成本，這是商業雷達系統長期以來面臨的挑戰。當前的自動駕駛，采用增加不同種類的傳感器，來彌補雷達分辨率不足的問題，這同樣會增加系統的復雜性和成本。而Oculii公司充分挖掘了商用雷達的潛力，利用人工智能學習和適應環境，將分辨率提高了100倍。
Oculii正在使用Ansys仿真解決方案，為雷達系統開發AI軟件和硬件，使自動駕駛汽車能夠更準確地感知周圍環境。(圖片來源：Oculii)
Ansys HFSS可幫助Oculii評估和優化雷達傳輸的關鍵要素，包括天線和傳感器布局與性能，實現80%-90%的預測精度，提高總體設計速度。
展開 汽車雷達軍備競賽，BiCMOS/CMOS二分天下
新型RDK-S32R274雷達解決方案由恩智浦與Colorado Engineering合作建構，此一開發平臺導入模組化架構，采用S32R27處理器、TEF810x CMOS收發器及FS8510電源管理IC，旨在提供簡化雷達實施的硬體、軟體及工具，降低雷達應用開發的門檻，加快客戶雷達應用的上市。
恩智浦半導體汽車微控制器暨處理器事業部亞太市場總監易生海表示，該公司為客戶提供了具擴展性的產品系列，包括之前推出的S32R27及S32R37。這些元件整合高效的雷達處理器，與傳統數位訊號處理器(DSP)相較，效能與功耗都明顯提高；可針對于安全關鍵型應用，如防撞、車道變換輔助及自動緊急剎車系統，實現更長的監測距離及更高的解析度與精確度。
易生海進一步指出，恩智浦的全套雷達收發器構成了基于BiCMOS和RFCMOS制程技術的雷達產品組合，利用完整的系統解決方案來滿足汽車制造商需求。
除了新推出的雷達解決方案之外，今年年初于CES展會上，該公司也展示了77GHz雷達產品組合的新品--MR3003雷達收發器，專為前向雷達和角雷達開發設計，以滿足需要高解析度和長測距功能的自動駕駛應用；而該公司在產品研發上也十分重視與生態鏈伙伴的合作，像是近期宣布與吉利汽車合作，共同定義下一代毫米波雷達(圖1)。
圖1 恩智浦宣布與宣布與吉利汽車展開合作，共同探索下一代毫米波雷達感測器及多雷達系統的前瞻性合作定義。
另一方面，ADI則是以Drive360雷達技術平臺搶攻雷達市場。此一平臺采用CMOS制程技術，可支援多種高級訊號處理整合選項，甚至可以允許客制化IP整合，使設計人員能夠將其系統設計差異化；并且配有高整合型的電源管理輔助芯片(Companion Chip) 。
展開 
應用在汽車測距雷達中的測距傳感芯片
倒車雷達是汽車泊車安全輔助裝置，在倒車時，自動啟動倒車雷達，不用回頭看就可以知道車后有沒有障礙物，是以聲音或者更直觀的顯示監測告訴賀駛員車輛周圍的障礙物，可以彌補駕駛員視野看不到的死角和視線模糊的地方，使停車和倒車更容易、更安全。
雷達的工作原理是：雷達設備發射電磁波信號后，如果有目標物體碰到雷達信號就會反射回波，雷達接收器就會接收到回波信號，回波信號包含了目標的距離、方向和速度信息，雷達天線接收反射波后送至接收設備進行處理，提取有關該物體的某些信息，根據雷達發射波束還能測得出目標的角度。
倒車雷達是根據蝙蝠在黑夜里高速飛行而不會與任何障礙物相撞的原理設計開發的。雷達的優點是白天黑夜均能探測遠距離的目標，且不受霧、云和雨的阻擋，可以全天候、全天時工作的特點，并有一定的穿透能力。
倒車雷達裝置裝在駕駛臺上，它不停地提醒司機車距后面物體還有多少距離，到危險距離時，蜂鳴器就開始鳴叫，提醒司機對障礙物的靠近，及時停車。
該系統讓倒車時，車后的狀況更加直觀一目了然，對于倒車安全來說是非常實用的配置之一。當掛倒車擋時，該系統會自動接通位于車尾的高清倒車攝像頭，將車后狀況清晰的顯示于倒車液晶顯示屏上，讓你準確把握后方路況，倒車亦如前進般自如、自信。
這里推薦臺灣旺泓的光距感 接近傳感芯片 - WH APS 4530A，它的暗電流小，低照度響應，靈敏度高，電流隨光照度增強呈線性變化，還內置雙敏感元，自動衰減近紅外，光譜響應接近人眼函數曲線。
WH4530A是一種光到數字轉換器，它結合了環境光傳感器、接近傳感器和高效率的紅外LED燈。環境光傳感器(ALS)內置了一個濾光器來抑制紅外，并提供了一個接近人眼反應的光譜。ALS可以在黑暗到陽光直射下工作，可選擇的探測范圍約為40dB。雙通道輸出(人眼和清晰)，使ALS在不同光照條件下具有良好的光比。
展開 智芯文庫 | 淺析毫米波頻率下PCB材料的玻璃纖維效應
電路在不同溫度下，對77 GHz的汽車雷達應用的優勢材料(a)和一種PPE基板材料(b)微帶傳輸線測試情況
77 GHz汽車雷達傳感器在安裝于汽車內部，汽車的行駛環境造就雷達傳感器的工作環境的確是惡劣的，還包括潮濕環境吸水性的影響。線路板材料吸水性參數就是指線路板材料在給定環境中可吸收的水分多少。水分子是有極性的，會增加PCB插入損耗，也會導致線路板材料的Dk的增加。由于相位一致性對于77 GHz汽車雷達應用至關重要，因此線路板材料吸水性對相位一致性的任何影響都值得關注。相位通常隨著電路吸水性的增加而增加。為了評估這些效果，對RO3003G2線路板材料和基于PPE的高頻材料進行了對比測試。先測試在室溫條件（+ 23°C和30% RH）下比較電路的相位差，然后放置在+ 85°C/85％RH環境下72小時后再次測試。如圖5所示，不同材料吸水性不同會產生不同的性能差異。選擇低吸水性材料可以減小對相位帶來的影響，對77 GHz汽車雷達系統的性能產生重大影響。
圖5. 比較在室溫（RT）和72小時雙85（+ 85℃，85％RH）條件下電路的微帶線電路展開相位差。
展開 雷達芯片的現狀及發展趨勢
通過級聯，供應商可以利用低成本、低分辨率2D雷達的技術，來支持高性能4D成像雷達的新興需求，但無需為后者開發和生產定制與分立產品。例如，NXP提供額外的TEF82xx收發器，并將MCU換成S32R45用于成像雷達。
但也有一些成像雷達開發商聲稱，級聯策略不能提供足夠的虛擬通道，所以不能提供足夠的分辨率。使用”級聯“解決方案的多個芯片和尺寸也會導致功耗和尺寸的更大問題。
處理器
雷達處理器通常使用32位MCU。但未來汽車雷達的性能會不斷提高，需要額外的處理能力，從密集的點云分析到使用AI算法來識別FoV中的目標物體等。處理性能、復雜性、尺寸和功耗等諸多挑戰的出現，有人提出使用多個處理器或ASIC的多通道成像雷達的概念。隨著IVN的限制，邊緣處理將在未來的雷達中至關重要。
現有汽車雷達中的典型MCU主要包括有以下幾種。Infineon Aurix TC3A三核MCU，頻率300MHz；NXP S32R294雙核MCU（有雙鎖步內核），頻率500MHz；Renesas RH850/V1R-M雙核MCU，頻率320MHz（3.2 DMIPS/MHz）；Calterah Alps SoC有一個ARC EM6 CPU，頻率300MHz。
用于汽車雷達的典型加速器包括，Infineon SPU 2.0（與Aurix TC3A MCU一起使用）；TI AWR1234 SoC中的DSP，能夠在成像雷達中生成點云，進行物體分類；Xilinx FPGA和相關的MPSoC等。
展開 正在對比電磁方案？這份選購指南請查收
當今的汽車早已不像1976款普利茅斯Duster那樣每次保養都要更換火花塞，同樣我們在大學時期采用的工具的“通行”用法也早已今非昔比，如今許多最有效的方法往往違反直覺，甚至與傳統實踐相悖。
電磁求解器的主要選擇標準之一是獲得結果的速度，因此包含模型設置與定義、分析設置、求解和后處理。對于該決策的求解部分，應確保在運行所有求解時使用同一套計算資源。無論您使用的是現有公司的“本地”計算硬件，還是在訪問云資源，最好確保您所做的是同等條件下的比較。這就如同把備選的SUV型號都放在相同道路上試駕，無論是駕駛SUV在市區短途辦事，還是高速路中的通勤工況，大家都希望進行全面的性能比較。
比較電磁求解器時（汽車亦同理）最后一個考慮因素就是它們的效率，或者說它們的資源利用程度。有時候您可能會受限于公司的某些硬件資源，但在云環境下可隨時調用當下可用的資源，您需要了解的是，如果這些約束不復存在，您的設計速度可以提高多少。而對于Ansys HFSS，這是一件簡單的事情，只需在提交工作時選擇Ansys Cloud，就為您打開幾乎無限的可能。下圖為求解汽車雷達陣列模塊的示例。通過利用云資源，該模型的求解速度提高了近5倍。
汽車雷達天線陣列模塊
汽車雷達天線陣列仿真性能
正如您在盡享駕車樂趣之前必須先進行調研、比較和試駕一樣，您也應該先試用一下您的電磁求解器。當您把最新版本與最佳問題設置與求解方法相結合，再加上Ansys Cloud提供的幾乎無限的HPC能力，您將發現HFSS的性能顯著優于業界其他同類解決方案。
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當今的汽車早已不像1976款普利茅斯Duster那樣每次保養都要更換火花塞，同樣我們在大學時期采用的工具的“通行”用法也早已今非昔比，如今許多最有效的方法往往違反直覺，甚至與傳統實踐相悖。
電磁求解器的主要選擇標準之一是獲得結果的速度，因此包含模型設置與定義、分析設置、求解和后處理。對于該決策的求解部分，應確保在運行所有求解時使用同一套計算資源。無論您使用的是現有公司的“本地”計算硬件，還是在訪問云資源，最好確保您所做的是同等條件下的比較。這就如同把備選的SUV型號都放在相同道路上試駕，無論是駕駛SUV在市區短途辦事，還是高速路中的通勤工況，大家都希望進行全面的性能比較。
比較電磁求解器時（汽車亦同理）最后一個考慮因素就是它們的效率，或者說它們的資源利用程度。有時候您可能會受限于公司的某些硬件資源，但在云環境下可隨時調用當下可用的資源，您需要了解的是，如果這些約束不復存在，您的設計速度可以提高多少。而對于Ansys HFSS，這是一件簡單的事情，只需在提交工作時選擇Ansys Cloud，就為您打開幾乎無限的可能。下圖為求解汽車雷達陣列模塊的示例。通過利用云資源，該模型的求解速度提高了近5倍。
汽車雷達天線陣列模塊
汽車雷達天線陣列仿真性能
正如您在盡享駕車樂趣之前必須先進行調研、比較和試駕一樣，您也應該先試用一下您的電磁求解器。當您把最新版本與最佳問題設置與求解方法相結合，再加上Ansys Cloud提供的幾乎無限的HPC能力，您將發現HFSS的性能顯著優于業界其他同類解決方案。
展開 行業應用方案 | 雷達天線與系統
典型應用案例
相控陣天線
3mm波導天線
多天線互擾
汽車雷達天線
FSS隱身罩
雷擊防護
天線布局
汽車場景成像
來源于：ANSYS
行業應用方案 | 雷達天線與系統
汽車雷達天線
汽車雷達布局
道路場景成像
降階ROM模型
光學場景模擬
面向工程、全面高效、專注仿真、自成體系
Ansys是全球最大的工程仿真軟件公司，擁有先進的多物理場仿真技術，可為使用者提供全面完備的多物理場及多物理場耦合仿真，包括結構、振動、散熱、電磁場、聲學、流體等。Ansys集成化多物理場仿真環境Ansys Workbench，能夠在統一的設計環境下完成模型建立、前后處理和多域多物理場仿真，使用方便，大大降低了復雜的多物理場仿真難度，在業界處于無可爭議的領導地位。
盡在雷達的掌控之中
盡在雷達的掌控之中
作者：Clyde Callewaert，美國南菲爾德Autoliv Electronics首席RF工程師
雷達系統在當今輔助駕駛系統和未來自動駕駛車輛中發揮著關鍵作用。這些系統必須準確無誤地提供所需的功能和安全性。Autoliv在汽車研發的早期階段采用ANSYS電磁場仿真軟件評估備選的雷達集成方案，進而研發可靠的系統并避免昂貴的設計修改費用。
"雖然Autoliv通常不能控制保險杠格柵和其他鄰近組件的材料、幾何結構及其所用的油漆類型，但必須保證汽車雷達系統的性能。"
格柵俯視圖，用綠色顯示了雷達傳感器安裝支架
汽車安全性與自動駕駛需要越來越多的雷達系統來監測車輛環境。在車輛研發的早期階段，尚未進行原型車性能測試之前，工程師通常開展雷達系統的封裝設計。如果工程師的設計出現錯誤，那么必須重復進行封裝過程，其成本大約高達100萬美元，并且很可能會延誤車輛上市。全球汽車安全系統領域的領導者Autoliv采用ANSYS HFSS 來預測格柵和其他鄰近組件如何影響輻射圖，以便在設計原型之前提早驗證設計，從而避免上述成本。
例如，當今的許多汽車都配備盲點探測系統，其在后保險杠格柵（覆蓋保險杠的塑料板）的兩個角安裝雷達傳感器，以監測相鄰車道是否存在車輛，以及車輛的行駛方向及速度。如果駕駛員盲區存在車輛，后視鏡上的警告指示燈則會亮起。此外，當今的許多汽車也在前保險杠中間裝有雷達傳感器，以實現前方碰撞警告等功能，該功能可以檢測出如果駕駛員不注意可能會碰到的車輛或物體。全自動駕駛車輛預計會在保險杠格柵和其他車體面板背后安裝這些雷達系統。
雷達系統利用發射器發射電磁輻射短脈沖。 在發射脈沖之后，發射器關閉，接收器開始監聽周圍物體反射脈沖產生的信號。
展開 激光雷達最早9月上市，這8款智能汽車將搭載
來源 |
智能汽車俱樂部
車載激光雷達（車載LiDAR）是高等級自動駕駛汽車的核心傳感器，越來越多的主機廠將推出搭載激光雷達的輔助/自動駕駛車輛。此次成都車展可以看到，有好幾款汽車都搭載了激光雷達，不久之后將上市：如小鵬P5、蔚來ET7、ARCFOX極狐阿爾法S、廣汽埃安、R汽車ES33、WEY摩卡等，可以說今年是激光雷達的量產元年。
今天小編給大家盤點一下搭載激光雷達即將上市的車型。
空格部分代表未了解到具體信息
1. 小鵬P5
在輔助駕駛方面，小鵬 P5 將搭載最新的 XPILOT 3.5 自動駕駛輔助系統，該系統未來可逐漸覆蓋城市道路場景（城市 NGP），包括更復雜的路況、紅綠燈、行人等。硬件上小鵬P5跟小鵬P7有很多硬件是通用的，包括5個毫米波雷達、12個超聲波雷達、13個高清攝像頭、1個高精定位單元以及P5特有的2個激光雷達，據了解該車將于9月份上市，也是全球首款搭載激光雷達的量產智能汽車。
在激光雷達加持下，小鵬P5將具備城市NGP（自動導航輔助駕駛系統）功能，NGP適用范圍從高速/快速路擴展至城市道路。與特斯拉NOA和蔚來的NOP等功能類似，NGP可讓車輛根據導航路線輔助駕駛員駕駛，減輕疲勞感。
展開 行業應用方案 | 雷達天線與系統
相控陣雷達電熱耦合
微波器件電熱耦合
雷達罩電/熱/力分析
熱可靠性分析
結構可靠性分析
雷達罩外流場分析
具備天線設計、布局、場景、成像一體化流程。
汽車雷達天線
汽車雷達布局
道路場景成像
降階ROM模型
光學場景模擬
面向工程、全面高效、專注仿真、自成體系
Ansys是全球最大的工程仿真軟件公司，擁有先進的多物理場仿真技術，可為使用者提供全面完備的多物理場及多物理場耦合仿真，包括結構、振動、散熱、電磁場、聲學、流體等。
ANSYS通過日益完善的初創公司計劃為全球初創公司提供支持
總部位于澳大利亞的 Andar Technologies Pty Ltd正在研發新一代3D成像汽車雷達。該公司的首席執行官Frank Zhang指出：“ANSYS初創公司計劃使我們能夠以較低成本獲得業界領先的仿真技術，這非常適合我們在高分辨率77-GHz汽車雷達芯片組領域開展的相關工作。在競爭激烈、日新月異的產業中，利用ANSYS的快速準確電磁場仿真技術支持我們的毫米波雷達系統性能，這一點非常重要，有助于我們以較低成本及時向市場投放產品。ANSYS幫助我們利用目標驅動的優化方法打造準確的虛擬原型，從而減少對物理原型的需求，這能幫助我們在制造運營方面節約大量資金，而且也能減少好幾年的研發時間?！?foodRev 致力于為貧困人口實現食品安全，并利用ANSYS技術優化食品溫度監控方法。foodRev的首席技術官兼聯合創始人Gregory Kielian指出：“foodRev的基本職責是將食品捐贈給有需求的貧困人群。我們正在打造一款硬件來監控運輸過程中的食品溫度。在ANSYS初創公司計劃的支持下，我們正在設計和優化藍牙低能耗食品溫度監控器的天線。”
作為一家面向納米級和小型衛星空間推進系統的微型電子推進系統制造商，ENPULSION利用ANSYS技術仿真推進器組件并優化熱設計。ENPULSION的首席技術官David Krejci指出：“我們的推進器要求在太空環境中實現精確的溫度控制，但在物理熱真空室中的測試成本太高、時間太長、而且消耗太多資源。ANSYS幫助我們以極低的成本在不斷變化的熱環境中仿真推進器組件的工作情況。
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