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77G FMCW雷达的国产化突破
发布日期:2016-04-05 08:10:48

沈阳承泰科技CEO 陈承文演讲实录:77G FMCW雷达的国产化突破

2016-03-23 阳光君 

 

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此为2016年智能汽车•上海论坛系列论坛之——ADAS与自动驾驶趋势论坛的演讲实录内容。

 

下面有请沈阳承泰科技的CEO陈秉文陈总,欢迎陈总。他的演讲题目是“77G FMCW雷达的国产化突破”。
   
    陈秉文:首先非常感谢大家,今天非常荣幸能够给在座的各位专家和各位产业行业的领导,还有各位同仁,以及一些老朋友汇报一下我们承泰科技在77G FMCW方面具体的一些开发过程,谢谢大家!
    首先,我对于承泰科技这个公司做一个介绍,我们公司成立的时间是比较短,去年4月份成立的,是一家比较新的公司。我们公司主要的核心团队成员基本上是来自于华为公司,我们在高可靠、高精度、复杂大型的完整产品化的过程中都是有非常丰富的经验。包括在产品的前期需求设计到系统设计,到具体的软硬件结构方面的实现,还有测试,以及后面的供应链,生产化这些方面,我们是有完整的经验。原来成功的一些产品有比如说可靠性方面的要求非常高的海底光缆设备,放在海水里面30里面不能坏。对于测试高精度的系统方面,我们一起创业开发了WIFI射频测试仪器,这个产品我们当时做的时候只有国外一家公司有这样的产品,我们做出来以后功能、性能各方面都不比国外的差,所以在国内市场上还是取得非常大的成功。在通讯、大复杂的一些系统,比如像无线的室外机站,零下40度到零上80度的室外设备我们原来做过类似运营商的一些产品,所以在整个的大系统方面我们经验非常丰富。
    我们的团队愿景是致力于突破电子领域的一个个技术瓶颈,我们的理念就是要一帮牛的人一起做牛的事。为什么这么说?我曾经任职的一家公司,有一次跟国外的合作方交流的时候,他们说了一段话我印象非常深刻,他们说你们公司做的产品很好,但是我看到你们的工程师不开心,这句话当时我感触非常深,后来在我自己创业过程中,我觉得我们要做的事情并不是说通过一些绩效考核、KPI这些东西来给大家制定完美的计划去监控和执行,完成以后再去做一些好的激励。我们真正的就是把这种有想法、有追求又有能力的创意精英能够聚集在一起,我们给大家提供这样一个平台,大家在这个里面能够比较愉快的去快速的感知客户的需求,愉快的去创造产品,愉快的去挑战一个个的技术。
    为什么我们会选择77G的毫米波雷达雷达?当时在去年创业的时候我们最开始的方向还是考虑在机器人这块,我原来本是做主控技术,就是CPU这块的技术研究。我们最开始的时候考虑,因为机器人这块和人工智能是比较热的一个方向,市场上来看大家的实现技术更多是依赖于大数据并行计算,依赖于现有的处理器的架构和相应的算法。实际上要真正在人工智能方面实现本质化的突破,实际上需要我们完整的在处理器的架构和软件的这些方面进行完整重构的。因为普通的计算架构都是基于输入、运算、输出的模型,但是实际上我们想一想,真正人的思考的思维逻辑并不是这种逻辑,我们更多是基于结果的预测。
    做了机器人的一些研究以后,反正我们感觉这一块并不是小团队能够一蹴而就,我们考虑到从机器人往当前比较热的智能汽车发展,智能汽车也有很多方面,包括比如智能汽车的安全性、节能、智能化等等这些往来,我们最后就觉得,在智能汽车智能化这块可能能寻找一些机会。也结合我们自己团队的特点,觉得ADAS雷达是一个很好的结合,因为我们在射频、大系统方面是比较有经验的,所以最后就确定是从毫米波雷达开始,我们也选择77G的,因为77G波长比较短,可以做到比较好的性能和比较好的体积。
    确定启动77G毫米波雷达项目以后,我们首先做了一系列的市场调研,包括参加各种展会、论坛,也收集了一些现有的产品,我们做了一些分析。在这个过程中同时我们对于雷达的关键技术也做了相应的技术研究,根据这些研究的结果我们来组建团队,在我们原来的团队里面可能在雷达技术本身这块,还有汽车这块是需要有新鲜的力量来补充,所以在这个基础上进行了组建团队。最后根据能够获取的可选方案,最后进行了一个方案的选择。
    方案选择这块其实也有一些小故事,当时我们最开始比较看好的是英菲尼迪的7735、7745,我们找到原厂和代理,他们认为中国短期很难做起来,很难支持我们。后来没有办法我们又通过原来的一些老朋友的关系联系到Freescale和ADI,最后确定。
    这是项目前期过程的图片,因为PPT分辨率问题可能非常小,看得不太清楚。这是展会我们看到的一些车辆,多时在15年的时候我们看到吉利的(博锐)里面装了防撞雷达、毫米波雷达,应该是用的沃尔沃相关的技术。然后我们在竞争分析这一块市场上能够获取到的产品做了一些研究和分析,这是英菲尼迪的方案,我们在确定好方案以后,我们就往下具体执行。
    77G FMCW对于比较有经验的开发团队来说,其实挑战也是比较大的,这个挑战主要在哪些方面?第一是在射频设计这一块,因为77毫米波对于设计的软件仿真能力的要求,就已经不是普通的通讯产品的要求了。在射频的器件获取板材这一块也是需要非常用心去寻找,因为并不是一个随便就能获得的资源,更多是材料和工艺方面的选择,它的结构、天线罩、屏蔽件这些方面对于性能影响都是非常大的。还有就是之前秦总提到的,就是射频测试环境,测试环境下面我有一些补充介绍。第二个挑战是产品性能。因为我们做这个东西直接要奔着产品化去的,如果性能达不到只是一个实验室的DEMO,是没有意义的。这个产品性能挑战在于,第一我们要把尺寸做得足够小,这就是为什么要前向防撞雷达要用77G,如果要用24G雷达做距离250米,天线尺寸会做得非常好。第二个讲到性能这一块,距离是最主要的一个指标,我们看到国外的产品指标以后是在200米、160米、250米,我们认为这种前向防撞雷达至少不低于250米,同时在分辨率这一块也不能太低,这两个指标在雷达系统里面是互相矛盾的一个系统,更多是在设置的时候,在里面要选择一种平衡和一些方法,这里面我们也有一些具体的专利技术在里面。另外要减少这些取景的情况,在两个方面,一个方面就是我们把雷达这个模块装到ADAS系统,或者是以后的自动驾驶系统里面,系统本身可以通过一些算法来产生取景,但是应该从设计上面尽可能避免一些取景导致的问题。比如要控制天线方面,还有就是成本这一块,汽车这个成本非常大,成本其实也是一个非常大的竞争力,如果我们用DSP有可能这个成本就达不到要求。可靠性这块就不用说了,一系列的标准,不管是产品级的还是对于企业的要求,方方面面都要有严格的一个把控。其实可靠性并不是说我们测试出来的,可靠性更多是靠设计的,设计方面的话在产品里面早期的方面都必须要有这些方方面面的考虑。另外就是量产方面,我们前门的研发做出来的样机很好,射频本身对于一致性的要求,调校这些系统其实是非常有要求的,我们为什么需要射频仪器,就是需要解决模拟产品它的一致性,测足其中的频率、幅度向外的一些偏差,然后把这些偏差校准。
    这个地方是雷达方程和参数设置,通过连续的发送和接收信号,因为我们的信号频率是根据三角波的方式进行变化的,收发频率之间有一个差频,根据差频核和差的方式算出目标的距离和速度。雷达方程这块就是更多考虑雷达的作用距离,这块实际上带来的挑战就是我们在雷达本身的这些设置的地方,最终是要选择一个平衡,举一个例子,我们要想这个雷达照得远,对于接收信号,距离越远这个差频会越大。差频大了以后要求ADC的产量非常高,这就会带来一些成本挑战。如果我们降低了这种差频,在近距离的时候分辨度就不够,这是相互矛盾的,但是我们采用一些技术既能保证它的分辨率,又能保证它的测试距,这个后面有一个简单的介绍。
    再讲一下雷达天线和天线罩,按照设置要求基本上确定下来,最主要是要提高发射天线的,相当于武装ERRP?这块,发射天线提升一方面我们通过穿柜的方式, 我们是选择加权的方式,它的好处一方面就是能保证我们足够的天线增益,我们在组成天线阵的时候,在功率分配这块同样也是参考这种方式,就在于垂直和垂度上将它的波束基于圆锥型的波束,又细又原,同时都能抑制掉。但是光这样可能还是不够,毕竟雷达77G的损耗非常大,发射的有效功率也不能太高,同时因为收发同时进行,发射太高以后接收会阻塞,所以雷达整个收发通路方面也有一些特殊的技术处理。用到天线以后无法直接用大透镜,这样的话透镜会做得非常大,但是我们采用了一种这个也是自己仿真设计的一个专利技术,在每一个(震级?)上面加上一个微透性,将球面波变成平面波,提升雷达波的效率,包括里面的这些射频的设计仿真机,时间关系不细讲了,其实这块都是非常挑战的地方。
    这是结构设计的一些情况,包括天线罩、射程,还有处理板,底板。讲一下底板的关键点,一般雷达考虑至少是IP67的防震,在这个产品里面这些缝隙的地方都要采用电圈、胶的方式来进行防水,但是由于气温的高低变化,从零下40度到零上125度的范围内,气温变化会导致它跟内部的气压发生变化,在高温时候内部气压会膨胀,将空气挤出来,气温降低会形成负压,如果雷达这个时候周边缝隙上面有水,这个负压会把水分子一点点吸到壳体里面去,会导致这个产品最终内部积水。要解决这个问题实际上就是要在工程上面采取特殊的方式就是防水膜,国外厂家基本采用这样的方式。
    硬件架构设计,我们的设计模型主要分成(机带)和射程部分,我们最初做的方案是四发和八收,后面根据实际情况做了一定的调整。处理器,我们为什么会选择这个处理器?这个处理器是飞思卡尔的,它的可靠性非常高,并且是专门针对汽车行业的一款产品。它把整个模块集成在里面,它的集成度非常高,这个处理器是异构处理器,两个大核一个小核,有一个特殊的功能有点像它是这种来独立监控另外两个核运行情况的一个小核,这种有点像我们的安全计算模型,保证在两个计算结果里面我去选择那个更加正确的一个结果,确保计算的可靠性。
    这块是我们的软件设计架构与开发环境,主要讲一下我们的开发环境。因为汽车的可靠性要求很高,我们在开发上面选择也是非常有选择性的,用这个环境编译出来的代码可靠性会更高。
    这个是我们的调试和测试环境,前面问到国内怎么样测这么高频率信号的设备。这是我们自己的一个调试侧面,我们做雷达模块,做ADAS系统,需要对雷达信号数据进行分析的一个软件,这是我们做的一个商用机软件,后续可能会直接跟厂家去做一些对接。
    这是我们在开发过程中已经申请和正在申请的一些专利情况。我们样机是在3月到8月份内部测试,在今年9月份我们会对外测试。
    我今天也带了一款样机过来,大家可以看一下,其实大家可能也看到今天与会的也有一些企业在做毫米波雷达的产品,当时我也发起过一个关于通讯和传统的汽车人在未来智能汽车领域竞争的一个话题讨论,其实我觉得我原来的观点可能不是太正确,其实在中国或者说在汽车这个市场上大家更多的是竞合,而不是竞争关系,这块空间非常大,大家做每个人自己擅长的事情,最后整合各种资源来推动整个产业技术健康发展。
    谢谢大家!

 

 

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文章关键词: 雷达传感器德国innosent24GHz雷达传感器在奥迪Q7A8变道辅助系统的应用
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