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De 2018 a 2022, um total de 375 milhões de radares serão instalados em carros novos. Que problemas podem surgir com esses sistemas?
Agora que os Programas Regionais de Avaliação de Carros Novos (NCAP) exigem recursos de Controle de Cruzeiro Adaptativo (ACC) e Freio de Emergência (AEB) para fornecer classificações de segurança de cinco estrelas, a NXP Semiconductors está instando a indústria automotiva a assumir os sistemas de radar.
Sensores de carro
Para acelerar a integração de radares nos ADASs modernos, na terça-feira (2 de outubro), a NXP lançou uma solução que combina processadores S32R, transceptor de RF e antena em uma nova plataforma de referência. Desenvolvida em parceria com a Colorado Engineering, essa plataforma atende "aos requisitos rigorosos de funcionalidade, desempenho e segurança do setor", disse a NXP.
O novo sistema foi projetado para dissipar o mito da "complexidade" dos radares que normalmente requer grandes OEMs automotivos para ajustar a antena e os projetos analógicos. A NXP espera que seu sistema de radar de carro "personalizado" possa atender as montadoras chinesas, que ainda precisam de vários anos para acompanhar o resto do mundo.
Em uma recente entrevista por telefone ao EE Times, Kamal Khouri, vice-presidente e gerente geral da ADAS da NXP, nos disse: “O radar se tornou o sensor preferido” para o ACC e a AEB. "As câmeras não conseguem medir a velocidade como os radares", explicou. “Graças à reflexão dos sinais, os radares também podem ver nos cantos. Por outro lado, os lidares que não usam peças móveis ainda são muito caros. ”
No entanto, é sabido que o radar tradicional carece de resolução e não pode distinguir entre objetos próximos. Além disso, os radares são notórios por terem falsos positivos e não processarem informações com rapidez suficiente para serem úteis na estrada.
Khoury deixou claro que o NXP não acredita que os radares substituam as câmeras. "A combinação de câmeras e radares de imagem fornece redundância, tornando os carros mais seguros", disse Khoury.
Analisando uma nova solução de radar
Então, o que a nova solução NXP implica?
O design de referência, apelidado de RDK-S32R274, combina o processador S32R27 da NXP, o transceptor TEF810x CMOS, o IC de gerenciamento de energia FS8410 e o kit de desenvolvimento de software de radar. O NXP adicionou módulos de expansão e módulos de antena que podem ser otimizados para criar uma plataforma de desenvolvimento personalizada para aplicativos clientes específicos.
No centro da solução de radar está uma família escalável de processadores baseados na Power Architecture - os S32R27 e S32R37, que Khoury descreveu como "os primeiros chips projetados para lidar com algoritmos de radar".
Diagrama de blocos do S32R NXP
De acordo com Roger Keene, gerente de radar da ADAS para microprocessadores automotivos, o processamento IP nos radares NXP é realizado em seus próprios processadores, além do software de categoria automotiva para ACC e AEB. Os módulos de placa e antena projetados para as soluções de radar da empresa são "confiáveis como sistemas automotivos certificados".
Usando o SDK de radar automotivo do NXP, os desenvolvedores que costumavam configurar manualmente seus próprios processadores de radar IP para hardware específico agora podem usar os recursos do sistema de radar NXP, explicou Keen.
A solução baseada em S32R27 foi projetada para aplicativos avançados como ACC e AEB. O S32R37, com menos poder de processamento que o S32R27, é compatível com o código fonte e otimizado para operações como detecção de ponto cego.
O custo da versão S32R27 é de US $ 14 a 17 (o preço é quando você compra 1000 módulos). O custo da solução baseada em S32R37 é de 10 a 12 dólares.
Competição de Mercado
O NXP não está sozinho na integração de radares de veículos. Ian Riches, diretor executivo de prática automotiva global da Strategy Analytics, considera NXP e Infineon entre os líderes em radar automotivo.
Enquanto isso, a Texas Instruments, que entrou recentemente no mercado de radar, está alcançando o mercado desde 2017 com a introdução de chips de radar milimétricos criados com sua própria tecnologia CMOS RF padrão. A TI nos disse que seus chips de radar fornecem "precisão de resolução inferior a 5 cm, alcance de detecção de até centenas de metros e velocidade de até 300 km / h". Um fator ainda mais importante que destaca a TI é que o chip combina a tecnologia mmWave com os núcleos de radar de onda de 76-81 GHz, microcontrolador (MCU) e processador de sinal digital (DSP) em um único chip.
A TI escolheu essa abordagem porque níveis mais altos de integração podem reduzir a área ocupada, o consumo de energia e os custos sem sacrificar o desempenho. Cédric Malaquin, analista de mercado de RF e empresa de tecnologia da Yole Développement, nos disse que, embora a NXP tenha dado o primeiro passo no desenvolvimento de seu transceptor de RF-CMOS RF, a TI foi além ao integrar o DSP ao seu chip de radar. Malakin afirma que a integração DSP permite que a TI reduza a pegada de radar em quase 60%. DSP é a chave para a "cadeia de processamento de sinais para detectar e classificar objetos".
No entanto, o NXP defendeu a solução de dois chips da empresa (chip de radar + microprocessador), destacando que essa abordagem oferece aos clientes muito mais escalabilidade e flexibilidade para a integração de radares.
Solução de radar NXP: lado da antena
Keene, da NXP, disse: "Considere operar a 43 ° C no Arizona". Ele também afirmou que afastar os chips do transceptor do microprocessador, por exemplo, facilita o gerenciamento das condições térmicas quando os radares são instalados nos pára-choques.
Solução de radar NXP: lado do processador
Keen também acrescentou que a abordagem NXP - o uso de processadores projetados especificamente para o processamento de radar IP aumentou o desempenho por watt das soluções de radar. Sob pressão sobre a referência usada para analisar o desempenho por watt, a NXP disse que estava coletando dados "a partir de dados abertos" e "reuniões confidenciais com clientes". Mas Keen acrescentou: "Embora tenhamos alcançado o melhor desempenho por watt que já vimos, consolidamos os requisitos mais amplos de testes do setor com empresas de terceiros".
Quando solicitado a comparar os chips da TI com as soluções da NXP, Riches of Strategy Analytics observou que "de fato, a abordagem da TI tem o potencial de oferecer menor custo, mas ao mesmo tempo um pouco menos de flexibilidade".
Previsão do mercado
Os fornecedores de radar e as empresas de pesquisa de mercado estão otimistas com a crescente demanda por radares para veículos.
Diferentes aplicações de radar requerem muitos módulos de radar diferentes. O NXP nos disse que “Normalmente, dois módulos de radar são usados para detectar pontos cegos nos dois cantos traseiros do veículo. Em tarefas mais avançadas (como detectar movimento cruzado), são necessários mais dois módulos de radar para os cantos dianteiros do carro. ”
O NXP alega que, em aplicações de radar de longo alcance, um módulo é normalmente instalado em algum lugar do para-choque dianteiro.
A Strategy Analytics prevê que um total de 375 milhões de radares serão instalados em novos carros de passageiros de 2018 a 2022. Riches acredita que haverá 107 milhões de radares instalados em 2022.
Estimativas da NXP do mercado de radares por aplicação A
NXP estima que 109,2 milhões de radares serão enviados em 2022 - de esquina a esquina de alta tecnologia e modelos de longo / médio alcance, incluindo radares dianteiros / traseiros, levando à introdução de radares em 50% de todos os carros novos.
Radares plotando imagens
A tendência mais recente entre as novas soluções de radar é como os sistemas de radar mais eficientes podem gerar uma "imagem" de alta resolução que pode localizar e identificar / classificar objetos no campo de visão. De acordo com Riches da Strategy Analytics, "os radares atuais usados em veículos não têm a resolução necessária para exibir a imagem correta com campo de visão suficiente".
Este objetivo não pode ser alcançado apenas com a ajuda de chips de radar. Riches explicou: "O design da antena é muito importante, e essa é uma das razões pelas quais empresas iniciantes como a Metawave recebem financiamento de empresas como Infineon, Denso, Toyota AI Ventures, Hyundai Motor Company e Asahi Glass (entre outras)".
O perigo dos radares
Os benefícios da tecnologia de radar são bem conhecidos, especialmente sua capacidade de operar em todas as condições climáticas. Os especialistas automotivos acreditam que os radares podem trabalhar com sensores de visão computacional e formar um grupo para detectar situações críticas em veículos altamente automatizados.
As riquezas do Strategy Analytics explicaram:
De fato, eles operam em comprimentos de onda muito diferentes. As câmeras (obviamente) usam luz visível e, portanto, funcionam pior no escuro, em condições de alto contraste (por exemplo, ao sair do túnel) ou sob forte chuva / neve. Os lidares emitem luz fora do espectro visível normal, mas apresentam os maiores problemas sob luz solar intensa, o que confere ao sistema uma menor relação sinal / ruído. A tecnologia lidar de alta resolução também agora é cara e menos madura na indústria automotiva do que câmeras ou radares.
Por sua vez, ele observou que os radares "são imunes às condições de iluminação, enquanto possuem boa capacidade de penetração durante chuva ou neve".
No entanto, o radar não é a solução definitiva. A principal desvantagem do radar hoje é a sua baixa resolução: "ele sabe dizer que o objeto está presente, mas não será capaz de reconhecê-lo", disse Riches.
Simplificando, a tecnologia do radar pode não ser adequada para "tomar uma decisão informada" se deve continuar dirigindo (por exemplo, foi encontrada uma placa de rua) ou aplicar a frenagem de emergência (um carro de bombeiros está estacionado na faixa à frente). ”
Tudo isso explica por que os radares de carros modernos às vezes descartam e ignoram objetos fixos. "O radar não pode determinar se o objeto é algo em que você não deseja colidir", reclamou Riches.
De fato, os manuais de operação estão cheios de avisos para os motoristas cujos veículos estão equipados com radar. Riches deu vários exemplos.
O texto a seguir foi retirado do manual do Skoda Superb (que usa ACCs baseados em radar):
"O ACC não responde ao se aproximar de obstáculos fixos, como engarrafamentos, danificados ou em pé nos semáforos." (P. 236)
Manual do Proprietário da Volvo XC90 contém avisos semelhantes:
“O Alerta de distância está ativo em velocidades acima de 30 km / h (20 mph) e responde apenas aos carros que se deslocam na frente na mesma direção que o seu carro. A informação de distância não é fornecida para veículos que se aproximam, movem lentamente ou estacionam. ” (Página 289)
“O Pilot Assist não trava na frente de pessoas, animais, objetos, veículos pequenos (como bicicletas e motos), reboques baixos ou veículos que estão próximos, lentos ou estacionários.” (Página 310)
Riches conclui: “Você encontrará texto semelhante em muitos outros manuais de operação de muitas outras marcas. O objetivo dos radares de alta resolução é corrigir esse problema ".
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