今年是纳芯微在智能化领域的井喷之年,继重磅推出>Serdes>芯片>之后,前不久纳芯微又发布一款重磅级芯片产品,>NSUC1800>。> >
>NSUC1800>是一款超声波雷达探头芯片,用在>Slave>端。未来,纳芯微将会发布另一款芯片,用于域控端的接口转换芯片,即>Master>主芯片。未来,两者将互相补充,完善纳芯微超声波雷达芯片布局。> >
>NSUC1800>面向汽车领域应用,目前已经通过>ISO26262 ASIL B>功能安全认证及>AEC-Q100>车规级认证,支持>-40℃>~>105℃>。参数方面,采用>QFN20>(>4mm×4mm>)封装,内置>Cortex-M3 MCU>和多类型存储器,>MCU>主频达到>44MHz>,提供高达>32kB NVM>和>10kB>片上>SRAM。>
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超声波雷达的>模组>主要由换能器、>PCBA>及外壳组成。其中>PCBA>的核心就是探头芯片,主要负责信号发射控制和信号处理。> >
>超声波雷达在汽车上应用并不陌生,早在上世纪>80>年代初,丰田就首次采用超声波雷达用于倒车预警。后随着辅助驾驶的应用,超声波雷达开始大量使用。虽然其在辅助驾驶传感器方案中并不占据>C>位。但凭借价格低廉和近距离通信,超声波雷达已经作为泊车功能必备传感器,单车用量高达>12>颗,探测位置也不断扩大(重点位置依然是车前和车后),数量上也仅次于摄像头。> >
>受技术原理限制,用量增加之后,超声波雷达首先要解决的是信号干扰的问题,实现多发多收和扫描效率提升。> >
>其次在辅助驾驶功能要求下,超声波雷达探测距离和数据精度也需要提升,以方便客户获取更加精准的数据,以提升辅助驾驶功能。> >
>站在供应链角度的话,超声波雷达>Slave>端和>Master>端需要具备互联互通功能。但现在由于该产品主要由外资企业供应,各厂商较难互联互通。> >
>针对上述问题,在>NSUC1800>发布之际,纳芯微技术市场经理王良藩一一进行了解答。> >
>01.>
>灵活编码,解决抗干扰难题> >
>造成超声波信号干扰的原因来自于其技术原理。> >
>在工作时,超声波雷达会发送一定频率的超声波,遇到障碍物之后返回到超声波雷达探头接收。通过发送与接收的时间差来计算距离。作为对比,毫米波雷达发送的是电磁波,超声波雷达发送的是机械波。> >
>由于超声波雷达的频率较为集中,共同工作时就会导致同频干扰。> >
>目前行业内采用的方式是通过频率编码的方式解决,即通过给不同探头发射不同频率编码的机械波来解决,也就是>AK2>超声波雷达>。纳芯微>NSUC1800>也不例外,同样兼容>AK2>。> >
>不同的是>NSUC1800>可以提供的频率编码更加丰富,更加灵活。王良藩介绍,>NSUC1800>可以实现包括定频,线性>Chirp>、非线形>Chirp>、阶梯式(>FSK+Chirp>)、非交叉>Chirp>在内的多种编码方式,并且可以实现定频与变频组合发波与同时接收在内的灵活发波方式。>
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灵活多样的频率编码意味着>NSUC1800>解决干扰的方式将会更加多样,在应对复杂情况以及不同特性的超声换能器时方案也更加多样。> >
>02.>
>最近>0.1m>,最远>7m>探测距离> >
>超声波雷达的探测距离要求主要来自于辅助驾驶。在进行自主泊车时,近距离障碍物探测能够有助于车辆避让墙角、路沿,即使在狭窄的车位上也能安全泊入、泊出。长距离探测能力则有助于与摄像头在内的其他传感器精准确定车位位置,并判断是否适合泊入。此外,远距离探测也能有助于实现提升低速>AEB>性能,改善安全。>
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目前,对于超声波雷达而言,近距离探测要求是>0.1m>,远距离探测要求是>7m>。> >
>在近距离探测时,超声波雷达主要解决的是信号饱和的难题。为此,>NSUC1800>在硬件层面,采取的是模拟前端时变增益控制,解决近场信号饱和,远距离时恢复正常增益。在软件层面,采用的是全新的,或者特殊的近场检测算法(>NFD>),通过自适应方式生成预测门限,准确判断障碍物回波时间。> >
>远距离探测则需要解决信号衰减的问题。为此>NSUC1800>可以提供更低噪声的信号链路,即>LNA>噪声小于>4nV/sqrt>(>HZ>)。同时在后端配合高精度,大范围的>ADC>采样,分辨率最高支持>18>位,而业内常规仅为>14>位,实现从更近到更远的更大动态范围。> >
>03.>
>互联互通,打破封闭生态> >
>在实际部署中,超声波雷达探头芯片(>Slave>芯片)将信号传输至主芯片(>Master>芯片),最后由>Master>芯片将信号传输至域控制器,完成信号融合与控制。>Slave>芯片和>Master>芯片之间采用>DSI3>总线传输,通常一颗>Master>芯片连接>6>颗>Slave>芯片。>NSUC1800>也不例外,同样支持>DSI3>总线传输,并且能极大提高>Master>和>ECU>间的>SPI>通信速率,缓解了传统方案中>Master>对>ECU>的总线占用。> >
>不同的是,纳芯微>NSUC1800>支持不同厂家芯片之间的互联互通。即>NSUC1800>可以与不同厂家之间的>Master>芯片实现信号传输。后续发布的>Master>也可以实现与不同厂家的>Slave>芯片实现信号传输。互联互通功能在此前发布的>Serdes>芯片中也是重要的差异点。>
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04.>
>深度数据回传,支持更高等级辅助驾驶> >
>王良藩表示,虽然障碍物高度信息还需要依赖整个系统,但辅助驾驶同样对超声波雷达信号提出要求。> >
>主要表现是对障碍物识别维度升级,要求能够通过包络数据进行细节分析,以精准分辨高低障碍物。这就要求超声波雷达需要将>ADC>采样原始数据进行上传,以及将事件前后包络数据进行>上传>,而不仅是事件本身。> >
>为了应对这一要求,>NSUC1800>提供了>10K>的>SRAM>(业内一般为>4K>),以及高于标准的总线传输速度预留,以方便超声波原始数据回传。> >
>总结> >
>从此前的>Serdes>芯片和如今的超声波雷达芯片产品可以看出,在智能化领域,纳芯微除性能提升外,非常注重互联互通功能。而互联互通的实现,对于构建一个灵活开放的供应链生态体系至关重要,也将推动国产芯片供应链生态达到一个全新的高度。>
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