Analisis mendalam cip radar generasi kedua TI

Radar yang dipasang pada kenderaan ialah salah satu penderia teras Pemanduan Berbantu Lanjutan (ADAS) dan pemanduan tanpa pemandu, dan cip radar yang dipasang pada kenderaan ialah teras radar yang dipasang pada kenderaan. Pada masa kini, cip peringkat kenderaan (MMIC+DSP/MCU) yang sangat bersepadu menyediakan cara utama untuk pengecilan, kebolehpercayaan yang tinggi, kestabilan dan kos radar yang rendah, dan kepentingannya adalah jelas.

Baru-baru ini, Syarikat TI secara rasmi melancarkan cip radar pemasangan kenderaan generasi akan datang, AWR2944, dan mengeluarkan SDK yang disertakan, mmwave_mcuplus_sdk_04_02_00_01, kotak alat reka bentuk rujukan, kotak alat MMWAVE _ automotif _ _ 3 _ 5 _ 0, dan papan rujukan demo EVM. . Jadi apakah pelarasan dan peningkatan yang dikeluarkan oleh keluaran ini, idea reka bentuk produk cip radar yang diwakili oleh Syarikat TI, dan apakah kesannya terhadap industri radar kenderaan? Mari kita menyelam dalam-dalam.

AWR2944 TI ditakrifkan sebagai cip radar dipasang kenderaan generasi kedua dengan prestasi tinggi, yang kini dalam peringkat Pratonton. Maksudnya, sampel cip atau papan demo yang boleh dinilai boleh disediakan, yang tidak secara rasmi dikeluarkan secara besar-besaran.

AWR2944

Mari kita mulakan dengan perkara utama, Gambaran Keseluruhan Peranti

AWR2944 masih merupakan proses RFCMOS 45nm nenek moyang, yang menyokong jalur frekuensi 76-81GHz dengan lebar jalur tertinggi 5GHz. Pada masa yang sama, cip menyokong 4Tx4Rx, iaitu cip dengan bilangan antena transceiver cip tunggal terbesar dalam TI setakat ini;

Berbanding dengan siri AWR1xxx sebelumnya, kawalan fasa dipertingkatkan sedikit kepada -96 dBc/Hz [76 hingga 77 GHz] dan-95 DBC/Hz [76 hingga 81 GHz] (bunyi fasa @ 1 MHz);

Pemindah fasa pemancar baharu:DSS menyepadukan DSPnya sendiri, tetapi modelnya ditukar daripada C674x kepada C66x. Pemproses dalam MSS dinaik taraf daripada ARM R4F kepada ARM R5F, dan pemecut perkakasan (HWA) dinaik taraf kepada 2.0; RAM pada cip ditingkatkan kepada 4MB.

Modul Keselamatan Perkakasan (HSM) disepadukan buat kali pertama. HSM sendiri terutamanya terdiri daripada teras ARM Cortex M4 yang boleh diprogramkan. Di samping itu, sokongan but yang disahkan dan disulitkan selamat serta HWA yang disulitkan ditambahkan pada but untuk mengukuhkan lagi keselamatan perkakasan radar.

Dari segi antara muka komunikasi yang dipasang pada kenderaan, kesemua dua saluran CAN dilaraskan kepada CAN-FD, dan 100 Mbps RGM II/RMII/MII Ethernet disokong buat kali pertama;

Kadar pensampelan ADC ialah 37.5Msps, bilangan saluran ditambah kepada 9, UART ditingkatkan kepada 4, dan antara muka CSI2 Rx ditambah untuk pemerolehan data dan main balik.

TI penghujung penerima meninggalkan struktur pencampuran ortogon I/Q yang biasa digunakan pada generasi sebelumnya, dan menggunakan struktur pencampuran saluran I (seperti ditunjukkan di bawah);

Terima Subsistem (Setiap Saluran)

Seni bina perkakasan ditunjukkan dalam rajah berikut. AWR2944 masih merupakan reka bentuk modul yang jelas, dan pelbagai pelarasan dan peningkatan yang diperkenalkan sebelum ini pada dasarnya jelas sekali imbas. Saya juga meletakkan gambarajah blok AWR1843 untuk kemudahan anda.

Rajah Blok Berfungsi(AWR2944)

Rajah Blok Berfungsi(AWR1843)

Ia boleh dilihat bahawa, sebagai cip radar berprestasi tinggi generasi kedua, AWR2944 mempunyai banyak tempat untuk menyesuaikan dan menaik taraf. Tetapi fungsi parameter hanya dangkal selepas semua, dan kita perlu melihat logik yang mendalam di sebalik pelarasan dan peningkatan ini.

Saya memperkenalkan radar sudut generasi seterusnya Conti dalam (Industri I Next-Generation Angular Radar-daripada SRR600). Ia merupakan keperluan asas untuk merealisasikan persepsi ketepatan tinggi sasaran jarak jauh di bawah keadaan FoV yang besar, yang menimbulkan cabaran baharu kepada prestasi julat radar, FoV sudut, resolusi dan ketepatan.

Berbanding dengan generasi sebelumnya, 944 menyepadukan satu lagi saluran penghantaran untuk mencapai resolusi sudut yang lebih tinggi dan ketepatan, dan juga menyediakan sokongan peringkat cip untuk reka bentuk susun atur antena yang lebih kompleks.

Biasanya, penderiaan jarak jauh terutamanya diselesaikan oleh reka bentuk antena, yang mengukur lebih jauh daripada rasuk fokus dan memampatkan FoV. Sukar untuk mencapai julat jarak jauh di bawah keadaan FoV yang besar. Satu cara ialah berbilang antena menghantar serentak, sebagai contoh, empat antena menghantar serentak, dan rasuk lebar bertindih boleh mengukur lebih jauh di bawah keadaan FoV lebar. Walau bagaimanapun, masalah penghantaran serentak ialah sukar bagi penerima untuk mengasingkan rasuk bertindih dengan pasti. 944 mengguna pakai skim pemisahan saluran DDM-MIMO serba baharu (diperincikan di bawah), yang merealisasikan pemisahan saluran yang boleh dipercayai berdasarkan penghantaran serentak, dan pada asasnya merealisasikan persepsi ketepatan tinggi sasaran jarak jauh di bawah keadaan FoV yang besar. Dan hampir semua ini direalisasikan oleh pemecut perkakasan (hanya sejumlah kecil pengiraan diintervensi oleh DSP), jadi TI menaik taraf HWA kepada 2.0.

Pada masa yang sama, kapasiti RAM ditingkatkan untuk mengimbangi overhed memori yang disebabkan oleh peningkatan nombor saluran dan kerumitan algoritma. Penambahan antara muka Ethernet juga adalah untuk menangani masalah peningkatan volum data seperti awan titik keluaran radar.

Antara cip generasi pertama, 1642 adalah yang pertama, dan DSP ialah teras pengkomputeran mutlak, yang digunakan untuk hampir semua pemprosesan isyarat dan tugas pemprosesan data. MCU pada asasnya hanya digunakan untuk konfigurasi, kawalan dan pengurusan, iaitu kedudukan asas ARM MCU oleh TI. Oleh itu, rawatan MSS dan DSS tidak seimbang, dan perkataan tepat TI ialah: Dalam kebanyakan kes penggunaan, MSS ditakrifkan sebagai domain kawalan manakala DSS sebenarnya melaksanakan DPC.

Walau bagaimanapun, dalam generasi kedua, 2944 terkemuka, status DSP telah dilemahkan, dan bahagian pemprosesan isyarat yang memakan masa dan intensif buruh pada asasnya dilakukan oleh HWA. Malah, selagi anda bersedia, keseluruhan pautan pemprosesan RSP direalisasikan oleh HWA. TI juga berharap anda boleh menggunakan HWA lebih banyak, jadi ia menurunkan spesifikasi DSP. Kekerapan pemprosesan C66x hanya 360MHz, yang jauh lebih rendah daripada C67x generasi sebelumnya. Selain itu, ARM diperkukuh, bukan sahaja untuk konfigurasi dan kawalan, tetapi juga untuk pemprosesan data atas. Sebagai contoh, penjejakan dan pengelasan juga boleh diproses oleh ARM, yang seterusnya berkongsi tugas pemprosesan DSP, yang merupakan sebab penurunan spesifikasi DSP.

Perubahan jenis ini bercampur-campur, dan kami akan membincangkannya pada akhir artikel.

Walaupun pelarasan dan naik taraf 2944 adalah kaya, yang membawa pengalaman radar baharu, kos cip 2944 tidak akan meningkat banyak disebabkan oleh pengurangan spesifikasi DSP dan bilangan ADC dalam skim pencampuran saluran tunggal pada bahagian penerima.

Dan reka bentuk rujukan demo perisian. TI menyediakan SDK dan Kotak Alat yang disesuaikan dengan 2944.

Kotak alat mengandungi 2944 reka bentuk rujukan yang memenuhi keperluan fungsi NCAP R79, dan menyokong BSD, FCTA, LCA, dll. Demo merealisasikan Pengukuran jarak FoV ± 80° mendatar di bawah 200m, resolusi sudut 9.5° . Lebih menarik, TI menambah ayat yang begitu menarik dalam lajur ciri reka bentuk rujukan: Membina keyakinan pelanggan pada keupayaan peranti gelombang mm. Nampaknya radar gelombang milimeter masih agak rendah.

AWR2944 EVM

Gabungan EVM dan DCA1000 menyediakan keupayaan pemerolehan data mentah untuk menyokong analisis data ADC mentah.

Tatasusunan setara susun atur MIMO antena papan Demo ialah

Susunan Antena Maya

Jalur frekuensi antena meliputi 76GHz hingga 81GHz, dengan keuntungan 13dBi, 3dB tahap lebar rasuk 3 dB ± 30° pic ± 3° 6dB tahap lebar rasuk ± 45° pic ± 5°.

Corak Sinaran Ketinggian

Selepas TI SDK 3.x, Rangka Kerja SW yang serba baharu direka bentuk dan konsep seperti DPC, DPM dan DPU diperkenalkan, yang menjadikan keseluruhan seni bina perisian kompleks tetapi logiknya jelas dan pembangun boleh mula membangunkannya dengan cepat. Rangka kerja bukan fokus artikel ini, jadi saya tidak akan mengulanginya di sini. Mari kita bincangkan tentang peningkatan teras DDM-MIMO.

Saya telah membincangkan teknologi pemisahan saluran MIMO seperti FDM, TDM dan CDM dalam (MIMO channel separation of 4D radar). Berbeza dengan TDMA, FDMA boleh merealisasikan penghantaran serentak, dan menentukan skema pemisahan saluran dengan menggunakan hubungan pemetaan antara antena pemancar dan kedudukan mengimbangi frekuensi.

Antaranya, FDM boleh diringkaskan secara ringkas dengan rajah berikut.

(a) Jika frekuensi mengimbangi antara saluran yang akan diasingkan ialah gandaan resolusi Doppler, ia ialah DDMA;

(b) Jika frekuensi mengimbangi antara saluran yang akan diasingkan ialah gandaan lebar jalur isyarat selepas dechirp, ia adalah RDMA；

(c) Jika kekerapan mengimbangi antara saluran yang akan diasingkan ialah gandaan daripada kekerapan denyutan maksimum, ia adalah BFD;

(d) Jika frekuensi mengimbangi antara saluran yang akan diasingkan ialah gandaan lebar jalur kicauan, ia adalah FT-FDMA.

Pemisahan saluran MIMO

Oleh itu, DDM boleh dianggap sebagai kes FDM.

Peta Julat-Doppler(DDM)

TI melaksanakan DDMA jalur kosong, menyediakan RangeProc DDMA DPU, dan Doppler DDMA DPU membentuk modul teras DDMA. Saya mempunyai pandangan ringkas tentang Demodulasi DDMA yang dilaksanakan oleh perkakasan semasa TI, dan penyiapan keseluruhan masih OK. 

Prinsip DDMA

Ia boleh dilihat daripada modulasi DDMA bahawa DDM-MIMO memerlukan tahap peralihan fasa yang tinggi, dan ketepatan peralihan fasa TI juga memerlukan penilaian yang teliti.

Rantaian Pemprosesan Laluan Data Pengesanan Objek

Walau bagaimanapun, DDMA bukanlah penyelesaian yang mudah. Masalah potensi DDMA termasuk, tetapi tidak terhad kepada,
Penentukuran fasa Pengalian puncak Amplitud tidak seimbang

2944Ujian demo

Ringkaskan

Mari kita mengambil satu lagi langkah dan menganalisis kesan pelepasan TI 2944 terhadap industri radar kenderaan.

Jika kita hanya menganalisis daya saing radar dari sudut teknikal, perkara yang paling penting terletak pada antena, MMIC dan algoritma. Pengeluar cip menyediakan MMIC, dan pengeluar radar secara beransur-ansur mewujudkan halangan mereka sendiri kerana kelebihan antena dan algoritma, dan keadaan ini nampaknya berubah perlahan-lahan.

1. Radar gelombang milimeter secara beransur-ansur berubah daripada "perbezaan pautan pemprosesan isyarat" kepada "perbezaan pautan pemprosesan data", iaitu perbezaan kaedah pemprosesan data awan titik. Ia menyokong penggunaan TI HWA, mengukuhkan banyak algoritma pemprosesan isyarat lanjutan, dan pengguna hanya perlu mengaksesnya mengikut keperluan mereka. Algoritma pemprosesan isyarat sedang diseragamkan, dan piawaian bawah radar dibina. Mengurangkan kekerapan pemprosesan DSP dan meningkatkan frekuensi teras ARM bukan sahaja boleh membimbing pengguna untuk mengukuhkan penggunaan HWA secara menyamar, tetapi juga membantu mengimbangi kos . TI juga berkata:

Blok Pemecut Perkakasan (HWA 2.0) menambah DSS dan MSS dengan memunggah pemprosesan radar biasa seperti FFT, Kadar Penggera Palsu Malar (CFAR), penskalaan dan pemampatan. Ini menjimatkan MIPS pada DSS dan MSS, membuka sumber untuk aplikasi tersuai dan algoritma peringkat lebih tinggi.

Medan perang pengeluar radar secara beransur-ansur berubah kepada pemprosesan data, termasuk penjejakan, klasifikasi sasaran, pemahaman pemandangan, AI tepi, gabungan data dan sebagainya.

2. Saya sentiasa berfikir bahawa pemprosesan isyarat adalah bahagian yang paling menarik dalam radar gelombang milimeter. Tindakan sedemikian sudah pasti akan membawa kepada kawalan yang lebih lemah terhadap semua pautan perantaraan daripada output data mentah ADC kepada output data awan titik radar oleh pengeluar radar. Fleksibiliti lapisan RSP yang lebih rendah. Ia akan menurunkan lagi ambang teknologi radar dan memecahkan beberapa halangan teknikal pengeluar radar asal. Ia boleh dilihat bahawa pembekal cip akan mempunyai pengaruh yang lebih besar dan lebih besar ke atas pengeluar radar, dan strategi "hak sama rata" di peringkat tertinggi pengeluar cip akan mengurangkan lagi perbezaan produk di kalangan pengeluar radar, yang pasti akan memasuki harga rendah. persaingan.

Bagi arah naik taraf radar susulan, saya rasa bahagian pemprosesan isyarat akan dicairkan sebahagiannya di bawah pengaruh pengeluar cip, dan masih akan diperkukuh oleh HWA, dan bahagian RSP akhirnya mungkin menjadi produk standard. Apakah jenis aplikasi yang anda perlukan? Hanya konfigurasikan daftar, dan persaingan mungkin lebih dan lebih tertumpu pada pemprosesan data atas. Ia juga mungkin untuk menyepadukan Enjin AI yang serba baharu. Pada tahap tertentu, radar gelombang milimeter akan menjadi lebih dan lebih seperti radar laser kecuali jalur frekuensi.