自動車業界のレーダーシステム

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2018年から2022年までに、合計3億7,500万のレーダーが新しい車に取り付けられます。これらのシステムではどのような問題が発生する可能性がありますか？



地域の新車評価プログラム（NCAP）が5つ星の安全性評価を提供するためにアダプティブクルーズコントロール（ACC）および緊急ブレーキ（AEB）機能を必要とする今、NXPセミコンダクターズは自動車業界にレーダーシステムを引き継ぐよう要請しています。







車両に統合されたセンサー



最新のADASへのレーダーの統合を加速するために、火曜日（10月2日）に、NXPはS32Rプロセッサー、RFトランシーバー、およびアンテナを新しいリファレンスプラットフォームに組み合わせたソリューションをリリースしました。このプラットフォームは、コロラドエンジニアリングとの提携により開発され、「業界の厳しい機能、パフォーマンス、セキュリティ要件」を満たしているとNXPは述べています。





新しいシステムは、レーダーの「複雑さ」の神話を解き放つように設計されました。これは通常、大規模な自動車OEMがアンテナとアナログ設計を微調整することを必要とします。NXPは、その「カスタム」カーレーダーシステムが、他の世界に追いつくのにまだ数年を必要とする中国の自動車メーカーに役立つことを期待しています。



EE Timesへの最近の電話インタビューで、NXPのADASのバイスプレジデント兼ゼネラルマネージャーであるカマルクーリ氏は、「レーダーはACCとAEBの優先センサーになっている」と語った。 「カメラはレーダーのように速度を測定することはできません」と彼は説明した。 「レーダーは信号の反射のおかげで、コーナーの周りも見ることができます。一方、可動部品を使用しないLIDARは依然として非常に高価です。



ただし、従来のレーダーは解像度が低く、近くの物体を区別できないことはよく知られています。さらに、レーダーは、誤検知があり、高速道路で役立つほど速く情報を処理しないことで有名です。



Khoury氏は、NXPがカメラがレーダーに置き換わるとは考えていないことを明らかにしました。「カメラとレーダー画像の組み合わせは、車をより安全にする冗長性を提供します」とコーリーは言いました。

新しいレーダーソリューションの解析

では、NXPの新しいソリューションには何が必要ですか？



リファレンスデザインは、RDK-S32R274と呼ばれ、NXP S32R27プロセッサ、TEF810x CMOSトランシーバー、FS8410電源管理チップ、およびレーダーソフトウェア開発キットを組み合わせています。 NXPには、特定のクライアントアプリケーション用にカスタマイズされた開発プラットフォームを作成するために最適化できる拡張モジュールとアンテナモジュールが追加されています。



レーダーソリューションの中心にあるのは、Khouryが「レーダーアルゴリズムを処理するように設計された最初のチップ」と説明した、S32R27およびS32R37であるPower Architectureベースのプロセッサーのスケーラブルなファミリーです。







S32R NXPブロック図



ADASの自動車用マイクロプロセッサのレーダーマネージャーであるRoger Keane氏によると、NXPのレーダーIP処理は、ACCおよびAEB用の自動車グレードソフトウェアに加えて、独自のプロセッサーで行われます。同社のレーダーソリューション用に設計されたボードおよびアンテナモジュールは、「認定された自動車システムとして信頼できる」ものです。



キーン氏は、NXPの車載レーダーSDKにより、特定のハードウェア用に独自のレーダーIPプロセッサを手動で構成していた開発者が、NXPのレーダー機能を使用できるようになったと説明しました。



S32R27ベースのソリューションは、ACCやAEBなどの高度なアプリケーション向けに設計されています。S32R37はS32R27よりも処理能力が低く、ソースコードと互換性があり、死角検出などの操作に最適化されています。



S32R27バージョンの価格は14〜17ドルです（価格は1000モジュールを購入したときのものです）。S32R37に基づくソリューションのコストは10〜12ドルです。

市場競争

自動車レーダーの統合は、NXPの責任だけではありません。Strategy AnalyticsのグローバルオートモーティブプラクティスのエグゼクティブディレクターであるIan Riches氏は、NXPとインフィニオンは自動車レーダーのリーダーの1人であると考えています。



一方、最近レーダー市場に参入したテキサスインスツルメンツは、2017年に市場に追いつき始め、独自の標準的なCMOS RFテクノロジーに基づいて構築されたミリ波レーダーチップを導入しました。 TIのレーダーチップは、「5 cm未満の解像度精度、最大数百メートルの検出距離、最大300 km / hの速度」を提供すると語っています。 TIを際立たせるさらに重要な要素は、そのチップがmmWaveテクノロジーと76〜81 GHzの波レーダー、マイクロコントローラー（MCU）、およびデジタルシグナルプロセッサー（DSP）コアをシングルチップに組み合わせていることです。



TIがこのアプローチを選択した理由は、より高いレベルの埋め込みが、パフォーマンスを犠牲にすることなく、フットプリント、電力消費、およびコストを削減できるためです。 YoleDéveloppementのRF市場アナリストおよびテクノロジー企業であるCédricMalaquin氏は、NXPがRF-CMOS RFトランシーバーの開発により最初のステップを踏み出した一方で、TIはDSPをあなたのレーダーチップ。 Malakinは、DSPの統合により、TIはフットプリントをほぼ60％削減できると主張しています。 DSPは、「オブジェクトの検出と分類のための信号処理チェーン」の鍵です。



ただし、NXPは同社の2チップソリューション（レーダーチップ+マイクロプロセッサ）を擁護し、このアプローチがお客様にレーダー統合のスケーラビリティと柔軟性を大幅に向上させることを強調しました。







NXPレーダーソリューション：NXP



キンアンテナ側は、次のように述べています。また、たとえば、マイクロプロセッサからトランシーバチップを離すと、レーダーがバンパーに取り付けられている場合に、温度条件の管理が容易になるとも述べています。







NXPレーダーソリューション：CPU側



キーンはまた、NXPアプローチ-IPレーダー処理用に特別に設計されたプロセッサーを使用することで、レーダーソリューションのワットあたりのパフォーマンスが向上することも付け加えました。ワットあたりのパフォーマンスを分析するために使用されるベンチマークに対する圧力の下で、NXPは「オープンデータから」および「機密の顧客会議」からデータを収集していると言いました。しかしキーン氏は、「これまでにない最高のワット性能を達成しながら、業界のより広範なサードパーティのテスト要件を定着させました」と付け加えました。



Riches of Strategy Analyticsは、TIチップとNXPソリューションを比較する要求に応えて、「本質的に、TIのアプローチはコストを削減できる可能性がありますが、同時に柔軟性が若干低下する可能性があります」と述べています。

市場予測

レーダーサプライヤーと市場調査会社は、車両レーダーの需要の拡大について楽観的です。



レーダーのさまざまなアプリケーションでは、さまざまなレーダーモジュールを作成する必要があります。 NXPは次のよ​​うに語っています。「通常、2つのレーダーモジュールを使用して、車両の後部2隅にある死角を検出します。より高度なアプリケーション（クロストラフィック検出など）では、車両の前隅にさらに2つのレーダーモジュールが必要です。」



NXPによると、長距離レーダーアプリケーションでは、通常、1つのモジュールがフロントバンパーのどこかに取り付けられます。



Strategy Analyticsは、2018年から2022年にかけて、合計3億7,500万のレーダーが新しい乗用車に搭載されると予測しています。リッチズは、2022年に1億700万のレーダーが設置されると考えています。







アプリケーション別のレーダー市場の



NXPの見積もりNXPは2022年に10920万のレーダーが出荷されると予測しています -コーナーからハイテクコーナー、フロント/リアレーダーを含む長距離/中距離モデルまで、レーダーの導入につながりますすべての新車の50％。

レーダーの建物の画像

新しいレーダーソリューションの中で最も新しい傾向は、最も効率的なレーダーシステムが、視野内のオブジェクトを特定および識別/分類できる高解像度の「画像」を生成する方法です。 Strategy AnalyticsのRichesによれば、「今日の車両で使用されているレーダーには、十分な視野で正しい画像を表示するために必要な解像度がありません。」



この目標は、レーダーチップだけで達成することはできません。 Riches氏は次のように説明します。「アンテナのデザインは非常に重要です。これが、メタウェーブのような新興企業がインフィニオン、デンソー、トヨタAIベンチャーズ、ヒュンダイモーターカンパニー、旭硝子などの企業から資金を受け取る理由の1つです。」

レーダーハザード

レーダー技術の利点はよく知られており、特にどのような気象条件でも機能することが知られています。自動車の専門家は、レーダーはコンピュータービジョンセンサーと連携して、高度に自動化された車両の重大な状況を検出するための束を形成できると信じています。



戦略分析の豊富な説明：



実際、それらは非常に異なる波長で動作します。カメラは（明らかに）可視光を使用するため、暗い場所、非常にコントラストの高い条件（たとえば、トンネルを出るとき）、または大雨や雪の中で最悪の場合に機能します。 LIDARは通常の可視スペクトルの範囲外の光を放射しますが、明るい太陽光の下で最大の問題を抱えているため、システムのS / N比が低くなります。高解像度のLIDARテクノロジーも高価になり、自動車業界ではカメラやレーダーほど成熟していません。



一方、レーダーは「照明条件に影響されない一方で、雨や雪の中でも優れた透過率を示す」と述べた。



ただし、レーダーは究極のソリューションではありません。今日のレーダーの主な欠点は解像度が低いことです。「彼は物体が存在することを言う方法を知っていますが、彼はこの物体を認識できません」とリッチズは言いました。



簡単に言えば、レーダー技術は「情報に基づいた決定を下すのに適していない可能性があります。運転を継続するか（たとえば、高い道路標識が検出されたか）、緊急ブレーキをかけるか（消防車が前方の車線に駐車されています）。」



これが現代の自動車レーダーが時々静止物体を投げて無視する理由を説明しています。「レーダーは物体が衝突したくないものであるかどうかを知ることができません」とリッチズは嘆きました。



実は、取扱説明書はレーダーを搭載した車両のドライバーへの警告でいっぱいです。リッチはいくつかの例を挙げた。



次のテキストは、Skoda Superb マニュアル（レーダーベースのACCを使用）からの抜粋です：



「ACCは、渋滞、損傷した車両、信号機に立っている車両などの静止障害物に接近しても反応しません。」（ページ236）



VolvoオーナーズマニュアルXC90には同様の警告が含まれています。



「距離アラート（距離アラート）は30 km / h（20 mph）を超える速度で動作し、前の車と同じ方向に動いている車にのみ応答します。対向車、低速移動車、静止車の距離情報は提供されていません。」 （ページ289）



「パイロットアシストは、人、動物、物体、小型車両（自転車やオートバイなど）、低いトレーラー、対向車、低速車両、停車車両の前ではブレーキをかけません。」 （



P. 310）Richesはそれを要約します：「他の多くのブランドの多くの他のマニュアルにも同様のテキストがあります。高解像度レーダーの目的は、この問題を修正することです。」



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