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De 2018 a 2022, se instalarán un total de 375 millones de radares en automóviles nuevos. ¿Qué problemas pueden surgir con estos sistemas?
Ahora que el Programa Regional de Evaluación de Automóviles Nuevos (NCAP) requiere el Control de Crucero Adaptativo (ACC) y el Frenado de Emergencia (AEB) para asignar sus clasificaciones de seguridad de cinco estrellas, NXP Semiconductors está pidiendo a la industria automotriz que trabaje en sistemas de radar.
Sensores del coche
Para acelerar la integración de los radares en los ADAS modernos, el martes (2 de octubre), NXP lanzó una solución que combina procesadores S32R, transceptor RF y antena en una nueva plataforma de referencia. Desarrollada en asociación con Colorado Engineering, esta plataforma cumple con "los estrictos requisitos para la funcionalidad, el rendimiento y la seguridad de la industria", dijo NXP.
El nuevo sistema fue diseñado para disipar el mito de la "complejidad" de los radares que generalmente requieren grandes fabricantes de automóviles para ajustar los diseños de antenas y análogos. NXP espera que su sistema de radar de automóviles "personalizado" pueda servir a los fabricantes de automóviles chinos, que aún necesitan varios años para ponerse al día con el resto del mundo.
En una entrevista telefónica reciente con EE Times, Kamal Khouri, vicepresidente y gerente general de ADAS en NXP, nos dijo: "El radar se ha convertido en el sensor preferido" para ACC y AEB. "Las cámaras no pueden medir la velocidad, a diferencia de los radares", explicó. “Gracias al reflejo de las señales, los radares también pueden ver en las esquinas. Por otro lado, los lidares que no usan partes móviles siguen siendo muy caros ".
Sin embargo, es bien sabido que el radar tradicional carece de resolución y no puede distinguir entre objetos cercanos. Además, los radares son conocidos por tener falsos positivos y no procesar la información lo suficientemente rápido como para ser útiles en la carretera.
Khoury dejó en claro que el NXP no cree que los radares reemplacen a las cámaras. "La combinación de cámaras e imágenes de radar proporciona redundancia que hace que los automóviles sean más seguros", dijo Khoury.
Analizando una nueva solución de radar
Entonces, ¿qué implica la nueva solución NXP?
El diseño de referencia, denominado RDK-S32R274, combina el procesador S32R27 de NXP, el transceptor CMOS TEF810x, el IC de administración de energía FS8410 y el kit de desarrollo de software de radar. NXP ha agregado módulos de expansión y módulos de antena que pueden optimizarse para crear una plataforma de desarrollo personalizada para aplicaciones específicas del cliente.
El núcleo de la solución de radar es una familia escalable de procesadores basados en Power Architecture: el S32R27 y el S32R37, que Khoury describió como "los primeros chips diseñados para manejar algoritmos de radar".
Diagrama de bloques S32R NXP
Según Roger Keane, gerente de radar en ADAS para microprocesadores automotrices, el procesamiento IP de radar de NXP se realiza en sus propios procesadores, además del software de grado automotriz para ACC y AEB. Las placas y los módulos de antena diseñados para las soluciones de radar de la compañía son "confiables como sistemas automotrices certificados".
Con el SDK de radar automotriz de NXP, los desarrolladores que solían configurar manualmente sus propios procesadores IP de radar para hardware específico ahora pueden usar la funcionalidad de radar de NXP, explicó Keen.
La solución basada en S32R27 está diseñada para aplicaciones avanzadas como ACC y AEB. El S32R37, con menos potencia de procesamiento que el S32R27, es compatible con el código fuente y está optimizado para operaciones como la detección de punto ciego.
El costo de la versión S32R27 es de $ 14-17 (precio con la compra de 1000 módulos). El costo de la solución basada en S32R37 es de $ 10-12.
Competencia en el mercado
La integración de los radares de automóviles no es solo responsabilidad de NXP. Ian Riches, Director Ejecutivo de Global Automotive Practice en Strategy Analytics, considera a NXP e Infineon entre los líderes en radar automotriz.
Mientras tanto, Texas Instruments, que recientemente ingresó al mercado de radares, comenzó a ponerse al día con el mercado en 2017, introduciendo chips de radar de ondas milimétricas construidos en su propia tecnología CMOS RF estándar. TI nos dijo que sus chips de radar proporcionan "precisión de resolución de menos de 5 cm, rango de detección de hasta cientos de metros y velocidad de hasta 300 km / h". Un factor aún más importante que hace que TI se destaque es que su chip combina la tecnología mmWave con núcleos de radar de onda de 76-81 GHz, microcontrolador (MCU) y procesador de señal digital (DSP) en un solo chip.
TI eligió este enfoque porque un mayor nivel de integración puede reducir la huella, el consumo de energía y el costo sin sacrificar el rendimiento. Cédric Malaquin, analista de mercado de RF y compañía de tecnología en Yole Développement, nos dijo que mientras NXP dio el primer paso al desarrollar su transceptor RF RF-CMOS, TI ha ido más allá al integrar DSP en tu chip de radar Malakin afirma que la integración DSP le permite a TI reducir su huella en casi un 60%. DSP es la clave de la "cadena de procesamiento de señales para la detección y clasificación de objetos".
Sin embargo, NXP defendió la solución de dos chips de la compañía (chip de radar + microprocesador), enfatizando que este enfoque ofrece a los clientes mucha más escalabilidad y flexibilidad para la integración del radar.
Solución de radar NXP: El lado de la antena
Keene de NXP dijo: "Considere operar a 43 ° C en Arizona". También afirmó que colocar los chips del transceptor lejos del microprocesador, por ejemplo, facilita la gestión de las condiciones térmicas cuando se instalan radares en parachoques.
Solución de radar NXP: lado de la CPU
Keane también agregó que el enfoque de NXP de utilizar procesadores diseñados específicamente para el procesamiento de radar IP ha aumentado el rendimiento por vatio para soluciones de radar. Bajo la presión del punto de referencia utilizado para analizar el rendimiento por vatio, NXP dijo que estaba recopilando información "a partir de datos abiertos" y "reuniones confidenciales de clientes". Pero Keane agregó: "Si bien logramos el mejor rendimiento por vatio que hemos visto, hemos anclado los requisitos de pruebas de terceros más amplios de la industria".
Cuando se le pidió que comparara los chips de TI con las soluciones de NXP, Riches of Strategy Analytics señaló que "de hecho, el enfoque de TI tiene el potencial de ofrecer un menor costo, pero al mismo tiempo un poco menos de flexibilidad".
Pronóstico del mercado
Los proveedores de radar y las empresas de investigación de mercado son optimistas sobre la creciente demanda de radares para vehículos.
Las diferentes aplicaciones de radares requieren la creación de muchos módulos de radar diferentes. NXP nos dijo que “Normalmente, se usan dos módulos de radar para detectar puntos ciegos en las dos esquinas traseras del vehículo. En tareas más avanzadas (como la detección de movimientos cruzados), se requieren dos módulos de radar más para las esquinas delanteras del automóvil ”.
NXP afirma que en aplicaciones de radar de largo alcance, un módulo generalmente se instala en algún lugar del parachoques delantero.
Strategy Analytics predice que se instalarán un total de 375 millones de radares en los nuevos automóviles de pasajeros de 2018 a 2022. Riches cree que habrá 107 millones de radares instalados en 2022.
Estimaciones de NXP del mercado de radar por aplicación
NXP estima que se enviarán 109,2 millones de radares en 2022, desde modelos de esquina a esquina de alta tecnología y de largo / medio alcance, incluidos los radares delanteros / traseros, lo que lleva a la introducción de radares en el 50% de todos los autos nuevos.
Radares de construcción de imágenes
La tendencia más reciente entre las nuevas soluciones de radar es cómo los sistemas de radar más eficientes pueden generar una "imagen" de alta resolución que puede usarse para determinar la ubicación e identificar / clasificar objetos en el campo de visión. Según Riches of Strategy Analytics, "los radares modernos utilizados en vehículos no tienen la resolución requerida, lo que le permitirá formar la imagen correcta con un ancho de visualización suficiente".
Este objetivo no se puede lograr solo con chips de radar. Riches explicó: "El diseño de la antena es muy importante y esta es una de las razones por las que hemos visto nuevas empresas como Metawave recibir fondos de compañías como Infineon, Denso, Toyota AI Ventures, Hyundai Motor Company y Asahi Glass (entre otras)".
El peligro de los radares.
Las ventajas de la tecnología de radar son bien conocidas, especialmente su capacidad para trabajar en cualquier condición climática. Los expertos automotrices creen que los radares pueden funcionar con sensores de visión por computadora y formar un grupo para detectar situaciones críticas en vehículos altamente automatizados.
Las riquezas de Strategy Analytics explicaron:
De hecho, operan a longitudes de onda muy diferentes. Las cámaras (obviamente) usan luz visible y, por lo tanto, funcionan peor en la oscuridad, en condiciones de iluminación de muy alto contraste (como al salir de un túnel) o en fuertes lluvias / nieve. Los lidares emiten luz fuera del espectro visible normal, pero tienen los mayores problemas con la luz solar brillante, lo que le da al sistema una menor relación señal / ruido. La tecnología lidar de alta resolución ahora también es costosa y menos madura en la industria automotriz que las cámaras o radares.
A su vez, señaló que los radares son "inmunes a las condiciones de iluminación, mientras que tienen una buena penetración durante la lluvia o la nieve".
Sin embargo, el radar no es la solución definitiva. La principal desventaja del radar hoy en día es su baja resolución: "es bueno decir que un objeto está presente, pero no podrá reconocer ese objeto", dijo Riches. En
pocas palabras, la tecnología de radar puede no ser adecuada para "tomar una decisión informada ya sea para continuar conduciendo (por ejemplo, se encontró un letrero en la calle) o para aplicar el frenado de emergencia (un camión de bomberos está estacionado en el carril de adelante) ".
Todo esto explica por qué los radares de automóviles modernos a veces arrojan e ignoran objetos estacionarios. "El radar no puede decir si un objeto es algo con lo que no quieres toparte", se lamentó Riches.
De hecho, los manuales de operación están llenos de advertencias para los conductores cuyos vehículos están equipados con radar. Las riquezas dieron varios ejemplos.
El siguiente texto está tomado del manual Skoda Superb (que utiliza ACC basado en radar):
"El ACC no reacciona cuando se acerca a obstáculos estacionarios como atascos, vehículos dañados o vehículos que se encuentran en los semáforos" (Página 236)
Manual del propietario de Volvo El XC90 contiene advertencias similares:
“La alerta de distancia funciona a velocidades superiores a 30 km / h (20 mph) y solo responde a los vehículos que van adelante en la misma dirección que su vehículo. No se proporciona información de distancia para vehículos inminentes, de movimiento lento o estacionarios ". (Página 289)
"Pilot Assist no frena frente a personas, animales, objetos, vehículos pequeños (por ejemplo, bicicletas y motocicletas), remolques bajos o vehículos que se aproximan, lentos o estacionarios". (Página 310)
Riches concluye: “Encontrará texto similar en muchos otros manuales de operación de muchas otras marcas. El propósito de los radares de alta resolución es solucionar este problema ".
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