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安霸推出世界首款用于自动驾驶的集中式4D成像雷达架构

盖世汽车 刘丽婷 2022-12-07 10:08:19

盖世汽车讯 12月6日,AI视觉感知芯片的半导体公司安霸(Ambarella)宣布推出全球首款集中式4D成像毫米波雷达架构,既可以对原始毫米波雷达数据进行集中处理,也可以与其它传感器输入,例如摄像头、激光雷达和超声波,进行深入的底层融合。

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图片来源:安霸

凭借该突破性架构,ADAS和L2+级至L5级的自动驾驶系统以及智能机器人的AI算法可拥有更高级的环境感知和更安全的路径规划。该架构还采用安霸的Oculii™(傲酷)毫米波雷达技术,包括支持雷达波形对周围场景动态适应的AI算法,因此可输出精度高达0.5度的角分辨率、每帧高达数万个点的超密集点云,以及超500米的有效测距。

上述所有性能指标,都以少了一个数量级的天线MIMO通道来实现,不仅降低了数据带宽,也显著降低了功耗。搭载傲酷技术的安霸集中式4D成像毫米波雷达,其感知系统更灵活,性能更高,可助力系统集成商在下一代的雷达设计中占得先机。

安霸集中式雷达架构

为创建独特的、具有成本效益的新架构,安霸为其CV3 AI域控制器SoC系列优化傲酷算法,并添加了特定的雷达信号处理加速。CV3行业领先的AI性能提具有实现高点云密度、长测距和高灵敏度所需的高计算性能和内存容量。此外,搭载单个CV3的自动驾驶车辆和机器人也能高效地集中多传感器的实时处理感知、底层融合和路径规划。

友商的4D成像毫米波雷达技术因数据量太大,难以有效传输和集中化处理。由于每个模块使用数千个MIMO天线来提供4D成像雷达所需的高角分辨率,因此每个模块每秒可生成数TB的数据,同时每个雷达模块将消耗20多瓦的功率。一辆车至少需要六个或更多雷达模块,其数据量也倍增,因此要集中处理数千根天线上的毫米波雷达数据,在技术上极为困难。

通过AI算法动态控制现有MMIC设备调制雷达波形,并使用AI算法来创建虚拟天线阵列,傲酷雷达技术将这种新架构中每个MMIC雷达头的天线阵列减少到6发射x8接收,且在前端无需接雷达处理器。其结果就是,MMIC的数量大幅减少,同时实现了极高的0.5度方位角和俯仰角分辨率。此外,安霸的集中式架构在最大占空比的情况下,功耗明显降低,数据传输的带宽减少了6倍,不需要边缘端的雷达处理,也因此避免了信息过滤和传感器信息损失。

性价比高、软件定义的集中式架构还可以根据实时情况,在不同的传感器类型之间和同一类型的传感器之间动态分配CV3的处理资源。例如,在极端的雨天条件下,远程摄像头的有效数据会减少,CV3可以将其部分资源转移,以增强毫米波雷达的数据处理性能。同样,如果车辆在雨天行驶在高速公路上时,CV3可以专注于来自正前方的毫米波雷达传感器数据,以进一步扩大车辆的探测范围,同时提供更快的反应。这种对场景的自适应优化,是基于边缘处理的架构无法实现的,因为在边缘处理架构中,毫米波雷达数据是分布在每个模块中进行处理的,而处理性能是为最坏的情况而准备的,因此毫米波雷达的性能往往没有得到充分利用。

两种不同的毫米波雷达处理方:

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图片来源:安霸

CV3标志着安霸下一代CVflow®架构的首次亮相,它包含有神经网络矢量处理器和通用计算矢量处理器,而这两者都包含了毫米波雷达专用信号处理。这些处理器在协同工作下,结合傲酷先进的雷达感知算法,可达到比传统边缘毫米波雷达处理器快100倍的高性能。

新款集中式架构的优势还包括更容易进行OTA软件升级,以便未来不断改进和适应新需求。相比之下,在确定每个模块使用的处理器和操作系统之后,每个边缘毫米波雷达模块的处理器必须单独更新;而单一的OTA更新可以直接推送到CV3主芯片,并在系统的所有雷达头中汇总。这些雷达头只需要雷达收发芯片 而不需要雷达处理器,从而降低了前装成本,以及在发生事故后的更换材料成本(大多数毫米波雷达位于车辆的保险杠后面)。对比新一代集中式毫米波雷达软件更新的便利,由于传统的分布式雷达更新软件比较复杂,如今部署的许多毫米波雷达模块从未更新过软件。

新款集中式毫米波雷达架构的目标应用包括ADAS和L2+级至L5级自动驾驶汽车,以及自主移动机器人(AMR)和自动导引车(AGV)机器人。这些设计通过安霸统一而灵活的软件开发环境得到简化,为汽车和机器人开发人员提供了一个可升级的软件平台,性能范围从ADAS和L2+级一直延伸到L5级。

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