啟用AI的汽車?yán)走_(dá)傳感器和音頻處理器的進(jìn)步

雷達(dá)傳感器在現(xiàn)代汽車中提供許多功能，包括位置傳感，安全性和舒適性功能以及電動(dòng)機(jī)控制。通過使用人類機(jī)器界面(HMI)和沉浸式音頻體驗(yàn)，增加了安全感應(yīng)以及改進(jìn)的卡賓內(nèi)體驗(yàn)，這是汽車客戶期望的關(guān)鍵保護(hù)和信息娛樂功能。在本文中，我們將重點(diǎn)介紹來自德州儀器(TI)的雷達(dá)傳感器，音頻處理器和放大器的進(jìn)步。

汽車應(yīng)用中的雷達(dá)傳感器

汽車?yán)走_(dá)通過沿感興趣的方向傳輸無線電波來起作用，并使用傳感器比較反射波的特性。因此，可以確定對(duì)象的位置和運(yùn)動(dòng)。

盡管某些汽車公司已經(jīng)采用了其他傳感器，但由于全天候性能，成本效益，直接速度測(cè)量值的使用以及檢測(cè)拐角周圍障礙的可能性，汽車?yán)走_(dá)的增長(zhǎng)很強(qiáng)。全球汽車?yán)走_(dá)傳感器市場(chǎng)估計(jì)每年約40億美元，年增長(zhǎng)率> 10%。

典型的汽車?yán)走_(dá)系統(tǒng)包括5個(gè)主要模塊：

· RF前端，包括天線，振蕩器等。

· 傳輸和接收無線電信號(hào)的收發(fā)器IC

· 無線電處理單元將無線電高頻轉(zhuǎn)換為中間頻率，可以由放大器，混音器等組成。

· 處理器將測(cè)量的數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換為有用的信息，該信息可以由汽車的電子控制單元(ECU)使用。

· 系統(tǒng)外殼

汽車?yán)走_(dá)通常主要在24 GHz和77 GHz頻率下運(yùn)行，在某些卡賓內(nèi)監(jiān)測(cè)應(yīng)用中使用60 GHz，稍后將進(jìn)行討論。較高的頻率提供更寬的帶寬，從而增加了雷達(dá)的范圍和速度分辨率。這改善了對(duì)象的檢測(cè)和避免。較高的頻率的較小天線大小使系統(tǒng)更緊湊。

較高頻率的另一個(gè)關(guān)鍵優(yōu)勢(shì)是較高允許的傳輸功率水平。例如，在77 GHz處的有效各向同性輻射功率(EIRP)為55 dBm，而在24 GHz時(shí)僅為20 dBm。這可以大大改善范圍。這些較高的頻率范圍也稱為波長(zhǎng)的毫米波雷達(dá)。

對(duì)汽車?yán)走_(dá)進(jìn)行分類的一種方法是范圍。遠(yuǎn)距離雷達(dá)(LRR)的范圍為150 - 250 m，視野(FOV)角度為20-25°。高級(jí)駕駛員輔助系統(tǒng)(ADA)可以在車輛的前部使用，以檢測(cè)交通變化。中等范圍的雷達(dá)(MRR)，范圍為50 - 150 m，而FOV為50 - 60°的FOV可用于車輛的所有4個(gè)角，以避免碰撞或自適應(yīng)巡航控制。當(dāng)汽車緩慢移動(dòng)時(shí)，通常使用5-15 m和80 - 90°FOV范圍的短范圍雷達(dá)(SRR)，用于盲點(diǎn)檢測(cè)或車道更換輔助。

AWRL6844三合一啟用AI的雷達(dá)傳感器

TI最近發(fā)布了一個(gè)新的AI-a-a雷達(dá)傳感器AWRL6844。這款60 GHz雷達(dá)傳感器解決了最近的趨勢(shì)和監(jiān)管要求，例如歐洲新汽車評(píng)估計(jì)劃(EURO NCAP)在車輛內(nèi)增加了更大的感應(yīng)功能。 AWR6844集成了四個(gè)發(fā)射機(jī)和四個(gè)接收器，一個(gè)芯片加速器和數(shù)字系統(tǒng)處理(DSP)單元，硬件安全模塊，ARM®Core，以及2.5 MB的內(nèi)存和標(biāo)準(zhǔn)通信接口，以創(chuàng)建行業(yè)的第一個(gè)Edge-Edge-aiza-abie啟用的第一個(gè)Edge-ai啟用三合一雷達(dá)傳感器。

如圖1所示，三個(gè)感應(yīng)函數(shù)是：

· 兒童存在檢測(cè)：這種重要的功能可以通過向成年人發(fā)出警報(bào)在停放的車輛中留下的兒童來挽救生命。檢測(cè)需要將兒童與成人區(qū)分開，并且能夠在前后座椅和后方座位上檢測(cè)到座位和后方的汽車座位。雖然可以使用傳統(tǒng)的超寬帶(UWB)24 GHz傳感器，但實(shí)現(xiàn)全面覆蓋范圍需要添加至少一個(gè)傳感器，從而提高了系統(tǒng)成本。此外，分辨率不會(huì)那么好。 AWRL6844的廣泛FOV提高了在典型的盲點(diǎn)(例如車輛腳步)中發(fā)現(xiàn)兒童的能力。將傳統(tǒng)雷達(dá)處理與本地機(jī)器學(xué)習(xí)算法相結(jié)合的混合系統(tǒng)的使用有助于創(chuàng)建更快的調(diào)整和模型修改，以區(qū)分成年人和兒童，從而減少OEM部署時(shí)間。 >的分類精度多達(dá)五名乘員可實(shí)現(xiàn)90%的成就。

· 座帶提醒：傳統(tǒng)上將重量傳感器的各種座位網(wǎng)網(wǎng)格用于此目的。后排座椅的監(jiān)視可以使所需的傳感器數(shù)量加倍，并增加電纜和調(diào)音時(shí)間。此外，重量傳感器無法區(qū)分生命和無生命的物體，例如雜貨袋，這些物品可以產(chǎn)生錯(cuò)誤的警報(bào)。 AWRL6844的16個(gè)虛擬渠道提供了增強(qiáng)的空間分辨率來檢測(cè)和本地化乘員，而AI處理高分辨率數(shù)據(jù)有助于區(qū)分生物與無生命的物體。 AWRL6844實(shí)現(xiàn)了超過98%的座椅占用率檢測(cè)和定位精度。

· 入侵檢測(cè)：基于超聲傳感器的簡(jiǎn)單系統(tǒng)通常會(huì)觸發(fā)錯(cuò)誤警報(bào)，例如從車輛旁邊行走的人。 AWRL6844可以在片上加速器上保持高精度運(yùn)行入侵者檢測(cè)處理的同時(shí)過濾噪聲，從而最大程度地減少了設(shè)備上其他內(nèi)核的中斷。低功率模式和機(jī)器學(xué)習(xí)有助于增強(qiáng)感覺能力，而無需在車輛關(guān)閉時(shí)耗盡電池。 AWRL6844可以在消耗<50 mW的同時(shí)每秒10次感知和計(jì)算入侵者檢測(cè)事件。檢測(cè)入侵精度最高為98%。

音頻系統(tǒng)的改進(jìn)

汽車音頻系統(tǒng)已經(jīng)從類AB到D類放大器過渡，具有更高功率效率，減少熱量耗散和降低系統(tǒng)重量的好處。 TI以前已經(jīng)開發(fā)了能夠切換到2.1 MHz的音頻放大器。這大大降低了每個(gè)音頻通道所需的兩個(gè)電感電容器(LC)過濾器的大小和成本。

新的TAS6754-Q1類-D放大器通過使用專有的單對(duì)電位(1L)調(diào)制技術(shù)來減少濾波器大小的下一步。這將電感器的成本降低了50%，同時(shí)也創(chuàng)造了相似的大小和重量?jī)?yōu)勢(shì)。該1L調(diào)制是無縫合并的，從而最大程度地減少了新的設(shè)計(jì)工作。實(shí)時(shí)診斷能力跟蹤打開負(fù)載，短載荷，電源或接地短褲以及是否在播放的負(fù)載狀態(tài)。這樣可以確保安全可靠的操作。低延遲路徑選項(xiàng)允許快速響應(yīng)噪聲消除。

新的AM275X-Q1 MCU和AM62D-Q1處理器集成了用于音頻應(yīng)用的下一代C7X DSP核心。這些設(shè)備的處理性能比競(jìng)爭(zhēng)設(shè)備高四到八倍。他們以1 GHz運(yùn)行，每個(gè)核心提供40 GFLOPS，每個(gè)核心都能同時(shí)管理多個(gè)音頻功能。將多達(dá)兩個(gè)C7X DSP內(nèi)核集成到這些設(shè)備中，這些設(shè)備具有265位矢量體系結(jié)構(gòu)，單周期可訪問的L2存儲(chǔ)器和一個(gè)集成的神經(jīng)處理加速器單元(NPU)，以啟用AI算法。 AM275X-Q1 MCU是無DDR-MCU，而AM62D-Q1是基于DDR的處理器。