安霸领先业界发布用于自动驾驶的集中式4D成像毫米波雷达架构
时间：2022-12-07
作者：安霸
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2022年12月6日，美国加利福尼亚州圣克拉拉市，Ambarella（下称“安霸”，纳斯达克股票代码：AMBA，专注于AI视觉感知芯片的半导体公司），今天领先业界首发集中式4D成像毫米波雷达架构，它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。这一突破性的架构为ADAS和L2+至L5的自动驾驶系统以及智能机器人的AI算法，提供了更高级的环境感知和更安全的路径规划。安霸傲酷独特的毫米波雷达技术，使用AI算法支持雷达波形对周围场景的动态适应，可输出精度高达0.5度角分辨率、每帧高达数万个点的超密集点云，并且有效工作距离超过500米。这所有的性能指标，都以少了一个数量级的天线MIMO通道来实现，这样不仅降低了数据带宽，功耗也更低。搭载傲酷技术的安霸集中式4D成像毫米波雷达，感知系统更灵活，性能更高，助力系统集成商在下一代的雷达设计中占得先机。
“2021年，全球市场汽车ADAS领域生产了约1亿个毫米波雷达。”全球知名市场研究与战略咨询公司Yole Group旗下的Yole Intelligence的射频设备与技术团队首席分析师Cédric Malaquin解释说。“随着汽车安全方面的法规要求不断提高，以及更先进的自动驾驶系统的逐渐推进，我们预计到2027年这一数量将增长2.5倍”。事实上，主机厂从目前每辆车配置1-3个毫米波雷达，已演变为每辆车至少配置5个毫米波雷达。此外，关于毫米波雷达是应该采用分布式模块处理，还是集中式处理，以及关联的开发如何做，行业内有针锋相对的观点。一种做法是将多个雷达的数据集中式处理，这将使得主机厂获得更高性能的成像毫米波雷达系统，以实现新的ADAS/AD功能，同时优化毫米波雷达模组的成本。
这项独特的、极具性价比的新架构，终于在安霸CV3 AI域控制器主芯片上得以实现。安霸优化了算法，在CV3芯片上增加了专为毫米波雷达信号处定制的硬件单元。CV3的每瓦特AI性能优势在业内逐渐被更多客户充分认识，其高计算性能和大内存容量使得4D毫米波雷达算法充分发挥，得到具有高点云密度、长探测范围和高灵敏度的雷达感知结果，这让搭载单颗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。
安霸总裁兼CEO王奉民说：“业界尚未有其他半导体和软件公司同时在毫米波雷达算法、摄像头视觉影像处理，以及AI加速引擎等几个方面拥有领先的全栈能力。这些专业能力让我们能够创建一个前所未有的集中式域控处理架构，凭借CV3行业领先的性能功耗比，把傲酷毫米波雷达算法的领先优势更好发挥出来，有效地实现全新的AI感知、传感器融合和路径规划，这将有助于我们更深层地挖掘出ADAS、自动驾驶和机器人市场的全部潜力。"
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。提供4D成像毫米波雷达所需的高角分辨率需要每个模块使用数千个MIMO天线，而它们每秒会产生数万亿bit的数据，同时，每个雷达模块将消耗超过20瓦的功率。一辆车需要至少六个雷达模块，其数据量也将倍增，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，并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。
这两种不同的毫米波雷达处理方法在下表中进行了总结：
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，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，这就降低了前装的成本，以及在发生事故后更换的材料成本（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+至L5自动驾驶汽车，以及自主移动机器人（AMR）和自动引导车（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+一直延伸到L5。
最新的集中式架构将于2023 CES期间进行展示，本展示仅对安霸受邀嘉宾开放。如有需要可联系您的销售代表。欲了解更多关于傲酷AI毫米波雷达技术和CV3 AI域控制器主芯片系列的样品和评估信息，请联系安霸：https://www.ambarella.com/contact-us/。
关于安霸
安霸的产品广泛应用于人工智能计算机视觉、视频图像处理、视频录制等领域，包括视频安防、高级驾驶辅助系统（ADAS）、电子后视镜、行车记录仪、驾驶员及舱内智能监控、智能汽车无人驾驶和机器人应用等。安霸的高性能、低功耗AI处理器提供超高清图像处理、视频压缩及强大的神经网络处理，能够从高分辨率视频和雷达信息中提取有价值的数据，在智能感知、传感器融合和中央域控处理系统等领域大显身手。欲了解更多信息，请访问www.ambarella.com。
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