Inventario de radar Doppler de pulso
Se espera que las fotos espía de Tesla estén equipadas con un radar de onda milimétrica 4D
Creo que muchos amigos ya lo saben. Se espera que el próximo plan de conducción inteligente HW 4.0 de Tesla incluya un radar de ondas milimétricas 4D. Tan pronto como se conoció la noticia, las acciones de las principales empresas relacionadas se dispararon. Dejemos que el mercado de valores fluctúe y haga que Musk sea "realmente dulce". ¿Cuáles son las capacidades del radar de ondas milimétricas 4D?
Radar de ondas milimétricas
Antes de responder a esta pregunta, primero debemos entender el radar de ondas milimétricas montado en un vehículo.
Diagrama del modelo de funcionamiento del radar de ondas milimétricas montado en un vehículo
Si uso una frase para describir el radar de ondas milimétricas montado en un vehículo, solo puedo decir que abre la era de Conducción asistida inteligente - Mercedes-Benz Clase S 1999 Por primera vez, el modelo aplica una función de crucero adaptativo basada en un radar de ondas milimétricas. Este sistema recibe el nombre de Distronic (sistema de control de distancia).
Mercedes-Benz Clase S equipado con sistema Distronic
Aunque vemos que las empresas automotrices están más dispuestas a utilizar lidar como fachada para promover sus capacidades de conducción asistida inteligente, de hecho , radar de ondas milimétricas Funciones que el lidar no puede reemplazar.
El radar de ondas milimétricas es un radar que funciona en la banda de frecuencia de ondas milimétricas. La longitud de onda de las ondas milimétricas es generalmente de 1 a 10 mm y la frecuencia es de 30 a 300 GHz. Después de transmitir y recibir señales de ondas electromagnéticas, el efecto Doppler se utiliza para calcular varios parámetros del objetivo (como medición de distancia, medición de velocidad, medición de ángulo).
Efecto Doppler
Las ondas de diferentes longitudes serán obstaculizadas y absorbidas en diversos grados cuando se propagan en la atmósfera, y la longitud de onda de las ondas milimétricas se encuentra entre las microondas y las ondas infrarrojas. lo mejor de ambos mundos. En comparación con las microondas, las ondas milimétricas tienen buena directividad, alta resolución, gran capacidad antiinterferente y mejor rendimiento de detección.
En comparación con las ondas infrarrojas, las ondas milimétricas tienen menos atenuación cuando se propagan en la atmósfera, pueden penetrar mejor el humo y el polvo y se ven menos afectadas por el clima. Estas características determinan que el radar de ondas milimétricas tenga la capacidad de funcionar en cualquier clima (excepto en caso de lluvia intensa).
Dado que el radar implica un uso militar, las bandas de frecuencia abiertas al uso civil están controladas por el Estado. Actualmente, las frecuencias de radar de ondas milimétricas montadas en vehículos convencionales a nivel internacional son 24 GHz (también considerada una frecuencia de ondas milimétricas), 77 GHz y 79 GHz. Algunos países, como Japón, han abierto la frecuencia de 60 GHz.
Las frecuencias abiertas del radar de ondas milimétricas montado en vehículos de mi país son 24 GHz y 77 GHz, por lo que el radar de ondas milimétricas montado en vehículos de mi país está actualmente dividido en 24 GHz y 77 GHz.
Radar Hela de ondas milimétricas de 24 GHz
Así como sonidos de diferentes decibeles pueden alcanzar diferentes distancias, los radares de ondas milimétricas de diferentes frecuencias pueden detectar diferentes distancias. La distancia de detección de 24 GHz suele ser de 30 a 120 m, y la distancia de detección de 77 GHz suele ser de más de 200 m.
Radiofrecuencia
Al ver esto, algunos amigos que son buenos en física pueden querer preguntarme: según la teoría de la propagación de ondas, cuanto mayor es la frecuencia, mayor es la resolución y Sin embargo, cuanto mayor es la capacidad de penetración, mayor es la pérdida de transmisión, más corta es la distancia de transmisión, menor es la frecuencia, mayor es la longitud de onda, mayor es la capacidad de difracción y mayor es la distancia de transmisión.
Entonces, ¿por qué digo que el rango de detección del radar de ondas milimétricas de 77 GHz es mayor que el del radar de ondas milimétricas de 24 GHz? Esto está relacionado con la estructura y tecnología del radar de ondas milimétricas.
El hardware del radar de ondas milimétricas representa aproximadamente el 50% y se compone principalmente de interfaz de radiofrecuencia (MMIC), procesador de señal digital, antena y circuito de control, y el otro 50% está compuesto por algoritmos de software. .
En el proceso de construcción de un radar de ondas milimétricas
El tamaño de la antena del radar es proporcional a la longitud de onda. El radar de 24 GHz tiene una longitud de onda más larga, por lo que la antena es más grande, mientras que la antena del radar de 77 GHz es más pequeña (el tamaño es aproximadamente 1/3 de la antena del radar de 24 GHz) y se pueden organizar más unidades de antena en el mismo volumen.
Generalmente, la antena de un radar de ondas milimétricas de 24 GHz sólo puede transmitir 1 y recibir 2, mientras que la antena de un radar de ondas milimétricas de 77 GHz puede transmitir 4 y recibir 4. La ganancia de todo el conjunto de antenas es una de las razones por las que el radar de onda milimétrica de 77 GHz tiene un rango de detección más largo.
Además, la capacidad de difracción de ondas milimétricas de 24 GHz es más fuerte, al igual que en el juego "Dibujar cartas", al final ha habido una desviación importante de la información, por lo que la información de detección a corta distancia es más confiable.
También hay una diferencia en la resolución entre los dos: la distancia de resolución mínima del radar de onda milimétrica de 77 GHz es de 3,75 cm, mientras que la distancia de resolución mínima del radar de onda milimétrica de 24 GHz es de 60 cm.
Radar nacional de ondas milimétricas de 77 GHz
Esto significa que cuando la distancia entre dos objetos objetivo es de 60 cm, solo el radar de ondas milimétricas de 77 GHz puede distinguir con éxito, y el radar de ondas milimétricas de 24 GHz será Se considera un solo objeto objetivo.
Aunque las frecuencias parecen ser diferentes, en realidad su rendimiento es muy diferente, por lo que los escenarios de uso también son diferentes. En la actualidad, el método de combinación común de radar de onda milimétrica en la industria es 1 delantero + 4 lateral (delantero izquierdo, trasero izquierdo, delantero derecho, trasero derecho), organizados de la siguiente manera:
La corriente principal actual de onda milimétrica El radar tiene funciones de medición de ángulo, alcance y velocidad, es decir, medir la orientación, distancia y velocidad del objeto objetivo. Lo llamamos radar de ondas milimétricas 3D. Pero tiene un gran defecto: no puede reconocer objetos estáticos.
Debido a la falta de información de altura, para el radar de ondas milimétricas 3D, los badenes u otros obstáculos estáticos que no generan información de velocidad no son diferentes del paso elevado de arriba.
Sería una barbaridad que la detección de un paso a desnivel afectara inmediatamente a la frenada. Por lo tanto, el algoritmo del radar de ondas milimétricas 3D ignora directamente estos objetos estacionarios. Incluso si hay un meteorito delante, el radar 3D de ondas milimétricas no activará los frenos.
Esta puede ser la razón por la que un Tesla se estrelló directamente contra el coche parado que tenía delante en 2020. El radar de ondas milimétricas decidió cerrar los ojos y la solución de visión de Tesla no era tan buena como lo es ahora.
Tesla está a punto de estrellarse contra un camión en modo de conducción asistida
Este fallo pone en punto muerto al radar de ondas milimétricas en el cada vez más exigente mercado de la conducción inteligente hasta 2020 El primer radar 4D de ondas milimétricas Nació en 2016.
Radar y lidar de ondas milimétricas 4D
El radar de ondas milimétricas 4D agrega información de altura al radar tridimensional de ondas milimétricas, lo que afecta directamente las imágenes del radar de ondas milimétricas 4D.
Cuando una onda golpea la superficie de un objeto, la onda reflejada transportará información como la orientación y la distancia, y aparecerá en forma de datos de nube de puntos después de la transformación de coordenadas. Las imágenes convertidas por los dos radares de ondas milimétricas mediante algoritmos de software son las siguientes:
Por ejemplo, si una persona con un ancho corporal de 80 cm y una altura de 1,7 m corre rápido, el milímetro 3D El radar de ondas identificará una línea horizontal de 80 metros compuesta de puntos. La línea de puntos de cm se mueve en una determinada dirección a una determinada distancia, y el radar de ondas milimétricas 4D identificará a una persona con un ancho corporal de 80 cm y una altura de 80 cm. 1,7 m moviéndose en una determinada dirección a una determinada distancia.
Hay un poste de límite de altura de 2 m de largo y 3 m del suelo al frente, y un badén de la misma longitud debajo. El radar de ondas milimétricas 3D lo identificará como dos líneas de puntos de 2 m de largo casi superpuestas, mientras que el radar de ondas milimétricas 4D lo identificará como dos líneas de puntos de 2 m de largo con una distancia libre de obstáculos de 3 m.
El radar de ondas milimétricas 4D ya no tiene la desventaja de no poder identificar objetos estacionarios. Además, el precio es solo del 10% al 20% del lidar y el radar de ondas milimétricas incorporado tiene las características de un largo alcance de detección, una gran capacidad antiinterferente y no hay obstrucción por lluvia o niebla. El radar de ondas milimétricas 4D se considera un fuerte oponente del lidar.
Lidar
¿Es viable sustituir el lidar por un radar de ondas milimétricas 4D? Actualmente, la respuesta es no.
La esencia del radar y lidar de ondas milimétricas 4D es detectar activamente señales que penetran ondas. La longitud de onda del radar de onda milimétrica 4D es de 3,9 mm, mientras que la longitud de onda del lidar suele ser de 905 o 1550 nm. Debido a las características de propagación de las ondas, el lidar es casi indefenso ante la lluvia, la niebla, las tormentas de arena y otras condiciones climáticas, mientras que el radar de ondas milimétricas puede desempeñar un papel.
Aunque ambos pueden obtener imágenes, el lidar tiene la ventaja sobre el radar de ondas milimétricas 4D, es decir, la resolución. El radar de ondas milimétricas 4D del mercado puede generar aproximadamente 65438+ millones de nubes de puntos por segundo, mientras que el lidar de 128 líneas puede generar 1,4 millones de nubes de puntos por segundo.
Efecto de imagen de lidar
El retrato dibujado con 654,38+04.000 puntos es naturalmente más preciso que el retrato dibujado con 654,38+04.000 puntos. No sólo es diferente la claridad del contorno del retrato, sino que el impacto más directo es la diferencia en la resolución angular.
La resolución angular del lidar es 0,1, mientras que la resolución angular del radar de onda milimétrica 4D es 1. Es decir, cuando la diferencia de ángulo entre dos objetos objetivo es 1, solo LIDAR puede distinguirlos.
En el análisis final, en términos de imágenes, la resolución del lidar no tiene comparación con el radar de ondas milimétricas 4D. Actualmente, el radar 4D de ondas milimétricas es más adecuado para complementar los algoritmos de visión y ayudar a las cámaras en condiciones de lluvia y nieve.
De esta manera, el radar de ondas milimétricas 4D es más adecuado para Tesla que el lidar.
Además del costo, las ventajas de imagen del lidar se duplican para la solución de visión de Tesla. La desventaja común de las cámaras y el lidar es que están limitadas por el clima de baja visibilidad. Este problema solo puede resolverse mediante un radar de ondas milimétricas en Tesla.
Historia del Radar de Ondas Milimétricas
Volviendo a la pregunta del principio, es posible que muchos amigos elijan China. Después de todo, nuestro mercado de conducción inteligente está en pleno apogeo, pero la verdadera respuesta son los alemanes.
En 1904, el alemán Qinsi Hers Meyer desarrolló el radar anticolisión de barco original utilizando un dispositivo de detección de rebote de ondas de radio basado en teorías electromagnéticas y experimentos de ondas electromagnéticas anteriores. Este es el primer radar del mundo.
En 1935, el británico Robert Watson Watt desarrolló con éxito un práctico sistema de radar, que fue desplegado a gran escala por la Fuerza Aérea Británica. Al detectar los aviones alemanes con antelación, este sistema ayudó a Gran Bretaña a resistir los ataques de la Alemania nazi y ganar la "Guerra Aérea Británica".
Robert Watson Watt
¿El radar inventado por los alemanes fue utilizado por los británicos para derrotar a Alemania? Se dice que los alemanes estaban muy descontentos y querían volver y estudiar mucho. Posteriormente, la prosperidad de la industria del automóvil y el "Plan Europeo de Sistema de Transporte Seguro y Eficiente" formulado en Europa en 1986 catalizaron el vigoroso desarrollo del radar para vehículos.
En 2012, el gigante alemán de semiconductores Infineon lanzó una solución de radar monolítico de 24 GHz, que redujo el umbral técnico y los costos de fabricación del radar de ondas milimétricas y promovió la aplicación del radar de ondas milimétricas en diversos campos.
La investigación de mi país sobre el radar de ondas milimétricas no ha sido larga. Los productos de radar de ondas milimétricas de 24 GHz no entraron en China hasta 2013. Al mismo tiempo, países extranjeros bloquearon la tecnología de radar de ondas milimétricas de 77 GHz de China.
De 2014 a 2016, se establecieron nuevas empresas nacionales de ondas milimétricas, entre las cuales Huayu Automobile, una filial de SAIC, tomó la iniciativa en la investigación del radar de ondas milimétricas. De 2016 a 2017, el radar nacional de ondas milimétricas de 24 GHz comenzó a producirse en masa y comenzaron a aparecer muestras de radares de ondas milimétricas de 77 GHz.
Huayu Automotive Firm
Aunque el mercado mundial de radares de ondas milimétricas todavía está dominado por los principales fabricantes extranjeros como Bosch, China, Hella, etc. , el desarrollo de la industria nacional también se encuentra en un estado de desarrollo vigoroso. Ha aparecido un radar nacional de ondas milimétricas de 77 GHz y empresas nacionales líderes como Desay 4D, Senstech y Chuhang Technology tienen capacidades de producción en masa.
Logotipo de Continental Group
Finalmente, me gustaría hablar sobre por qué los países extranjeros tienen una mejor tecnología de sensores centrales para la conducción asistida inteligente, pero China se ha convertido en el campo de batalla principal para la conducción asistida inteligente. .
En 2018, el fabricante alemán Continental realizó un estudio sobre la aceptación de los coches autónomos. Hasta el 89% de los encuestados en China apoyan la tecnología de conducción autónoma, en comparación con el 53% en Alemania y el 50% en Estados Unidos.
La consultora británica Deloitte también realizó una encuesta. Para 2019, la proporción de consumidores chinos que se sienten "peligrosos" con respecto a los vehículos autónomos es del 25%, la más baja entre los seis países y regiones de Asia encuestados.
En 2022, el Beijing Daily realizó una encuesta sobre la aceptación de la conducción autónoma por parte de los chinos. Los resultados muestran que más del 80% de los chinos aceptan la conducción autónoma, cifra muy superior a la de otros países.
Decir esto no quiere decir que todo el mundo ignore la inmadurez de la actual tecnología de conducción asistida inteligente. En cambio, debemos aceptar de manera más realista las limitaciones de las tecnologías inteligentes de conducción asistida existentes. Pero estos datos muestran que tenemos una actitud más inclusiva y positiva hacia la tecnología, aunque haya empezado un poco tarde.
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