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De 2018 à 2022, un total de 375 millions de radars seront installés sur les nouvelles voitures. Quels problèmes peuvent survenir avec ces systèmes?
Maintenant que les programmes régionaux d'évaluation des voitures neuves (NCAP) nécessitent des fonctionnalités de régulateur de vitesse adaptatif (ACC) et de freinage d'urgence (AEB) pour atteindre leurs cotes de sécurité cinq étoiles, NXP Semiconductors exhorte l'industrie automobile à reprendre les systèmes radar.
Capteurs de voiture
Pour accélérer l'intégration des radars dans les ADAS modernes, NXP a publié mardi 2 octobre une solution combinant processeurs S32R, émetteur-récepteur RF et antenne sur une nouvelle plateforme de référence. Développée en partenariat avec Colorado Engineering, cette plate-forme répond «aux exigences strictes en matière de fonctionnalité, de performance et de sécurité de l'industrie», a déclaré NXP.
Le nouveau système a été conçu pour dissiper le mythe de la «complexité» des radars, qui oblige généralement les grands équipementiers automobiles à peaufiner l'antenne et les conceptions analogiques. NXP espère que son système de radar de voiture "personnalisé" pourra servir les constructeurs automobiles chinois, qui ont encore besoin de plusieurs années pour rattraper le reste du monde.
Dans une récente interview téléphonique d'EE Times, Kamal Khouri, vice-président et directeur général d'ADAS chez NXP, nous a dit: «Le radar est devenu le capteur le plus préféré» pour ACC et AEB. «Les caméras ne peuvent pas mesurer la vitesse, contrairement aux radars», a-t-il expliqué. «Grâce à la réflexion des signaux, les radars peuvent voir dans les coins. D'un autre côté, les lidars qui n'utilisent pas de pièces mobiles restent très chers. »
Cependant, il est bien connu que le radar traditionnel manque de résolution et ne peut pas faire la distinction entre les objets proches. De plus, les radars sont connus pour avoir des faux positifs et ne pas traiter les informations assez rapidement pour être utiles sur l'autoroute.
Khoury a clairement indiqué que NXP ne pensait pas que les radars remplaceraient les caméras. "La combinaison de caméras et d'imagerie radar offre une redondance qui rend les voitures plus sûres", a déclaré Khoury.
Analyser une nouvelle solution radar
Alors, qu'est-ce que la nouvelle solution de NXP implique?
La conception de référence, baptisée RDK-S32R274, combine le processeur NXP S32R27, l'émetteur-récepteur CMOS TEF810x, la puce de gestion de l'alimentation FS8410 et le kit de développement logiciel de radar. NXP a ajouté des modules d'extension et des modules d'antenne qui peuvent être optimisés pour créer une plate-forme de développement personnalisée pour des applications client spécifiques.
Au cœur de la solution radar se trouve une famille évolutive de processeurs basés sur Power Architecture - les S32R27 et S32R37, que Khoury a décrits comme "les premières puces conçues pour gérer les algorithmes radar".
Schéma fonctionnel S32R NXP
Selon Roger Keene, responsable du radar chez ADAS pour les microprocesseurs automobiles, le traitement IP dans les radars NXP est effectué sur leurs propres processeurs, en plus des logiciels de qualité automobile pour ACC et AEB. Les cartes et modules d'antenne conçus pour les solutions radar de l'entreprise sont "fiables en tant que systèmes automobiles certifiés".
En utilisant le SDK de radar automobile du NXP, les développeurs qui avaient l'habitude de configurer manuellement leurs propres processeurs de radar IP pour un matériel spécifique peuvent désormais utiliser les fonctionnalités du système de radar NXP, a expliqué Keen.
La solution basée sur le S32R27 est conçue pour les applications avancées telles que ACC et AEB. Le S32R37, avec moins de puissance de traitement que le S32R27, est compatible avec le code source et optimisé pour des opérations telles que la détection des angles morts.
Le coût de la version S32R27 est de 14 à 17 $ (le prix est lorsque vous achetez 1000 modules). Le coût de la solution basée sur S32R37 est de 10 à 12 $.
Concurrence sur le marché
NXP n'est pas le seul à intégrer des radars pour véhicules. Ian Riches, directeur exécutif de la pratique automobile mondiale chez Strategy Analytics, considère NXP et Infineon parmi les leaders du radar automobile.
Pendant ce temps, Texas Instruments, qui est récemment entré sur le marché des radars, rattrape le marché depuis 2017 avec l'introduction de puces radar millimétriques construites sur sa propre technologie RF CMOS standard. TI nous a indiqué que ses puces radar offrent "une précision de résolution inférieure à 5 cm, une plage de détection pouvant atteindre des centaines de mètres et une vitesse pouvant atteindre 300 km / h". Un facteur encore plus important qui distingue TI est que sa puce combine la technologie mmWave avec un radar à ondes 76-81 GHz, un microcontrôleur (MCU) et des cœurs de processeur de signal numérique (DSP) sur une seule puce.
TI a choisi cette approche, car un niveau d'imbrication plus élevé peut réduire l'encombrement, la consommation d'énergie et les coûts sans sacrifier les performances. Cédric Malaquin, analyste de marché RF et société de technologie chez Yole Développement, nous a déclaré que si NXP a fait le premier pas en développant son émetteur-récepteur RF RF-CMOS, TI est allé plus loin en intégrant le DSP dans votre puce radar. Malakin affirme que l'intégration DSP permet à TI de réduire l'empreinte radar de près de 60%. Le DSP est la clé de la "chaîne de traitement du signal pour la détection et la classification d'objets".
Cependant, NXP a défendu la solution à deux puces de l'entreprise (puce radar + microprocesseur), soulignant que cette approche offre aux clients beaucoup plus d'évolutivité et de flexibilité pour l'intégration radar.
Solution radar NXP: côté antenne
Keene de NXP a déclaré: "Envisagez de fonctionner à 43 ° C en Arizona." Il a également déclaré que placer les puces d'émetteur-récepteur à l'écart du microprocesseur, par exemple, facilite la gestion des conditions thermiques lorsque les radars sont installés dans des pare-chocs.
Solution radar NXP: côté CPU
Keen a également ajouté que l'approche NXP - l'utilisation de processeurs spécialement conçus pour le traitement radar IP augmentait les performances par watt des solutions radar. Sous pression sur le benchmark utilisé pour analyser les performances par watt, NXP a déclaré qu'il collectait des données «à partir de données ouvertes» et de «réunions clients confidentielles». Mais Keane a ajouté: "Bien que nous ayons atteint les meilleures performances par watt que nous ayons jamais vues, nous avons ancré les exigences de test tierces plus larges de l'industrie."
Lorsqu'on lui a demandé de comparer les puces de TI aux solutions de NXP, Riches of Strategy Analytics a noté qu '"en fait, l'approche de TI a le potentiel d'offrir un coût inférieur, mais en même temps un peu moins de flexibilité".
Prévisions du marché
Les fournisseurs de radars et les sociétés d'études de marché sont optimistes quant à la demande croissante de radars automobiles.
Différentes applications radar nécessitent de nombreux modules radar différents. NXP nous a dit que «typiquement deux modules radar sont utilisés dans les deux coins arrière d'un véhicule pour détecter les angles morts. Dans les applications plus avancées (comme la détection de trafic transversal), deux autres modules radar sont nécessaires pour les coins avant du véhicule. "
NXP affirme que dans les applications radar à longue portée, un module est généralement installé quelque part dans le pare-chocs avant.
Strategy Analytics prévoit qu'un total de 375 millions de radars seront installés sur les voitures particulières neuves de 2018 à 2022. Riches estime qu'il y aura 107 millions de radars installés en 2022.
Estimations du marché des radars NXP par application
NXP estime que 109,2 millions de radars seront expédiés en 2022, allant du coin au coin au coin haut de gamme et aux modèles longue / moyenne portée, y compris les radars avant / arrière, conduisant à l'introduction de radars dans 50% de toutes les voitures neuves.
Radars traçant des images
La nouvelle tendance parmi les nouvelles solutions radar est de savoir comment les systèmes radar les plus efficaces peuvent générer une «image» haute résolution grâce à laquelle vous pouvez à la fois déterminer l'emplacement et identifier / classer les objets dans le champ de vision. Selon Riches de Strategy Analytics, «les radars actuels utilisés dans les véhicules n'ont pas la résolution requise pour afficher l'image correcte avec un champ de vision suffisant».
Cet objectif ne peut être atteint avec des puces radar seules. Riches a expliqué: "La conception des antennes est très importante et c'est l'une des raisons pour lesquelles nous avons vu des startups comme Metawave recevoir des financements d'entreprises comme Infineon, Denso, Toyota AI Ventures, Hyundai Motor Company et Asahi Glass (entre autres)."
Le danger des radars
Les avantages de la technologie radar sont bien connus, en particulier leur capacité à fonctionner dans toutes les conditions météorologiques. Les experts automobiles estiment que les radars peuvent fonctionner avec des capteurs de vision par ordinateur et former un groupe pour détecter les situations critiques dans les véhicules hautement automatisés.
Les richesses de Strategy Analytics expliquées:
En fait, ils fonctionnent à des longueurs d'onde très différentes. Les caméras utilisent (évidemment) la lumière visible et fonctionnent donc moins bien dans l'obscurité, dans des conditions de contraste très élevé (par exemple, à la sortie du tunnel) ou sous de fortes pluies / neige. Les lidars émettent de la lumière en dehors du spectre visible normal, mais ont leurs plus gros problèmes en plein soleil, ce qui donne au système un rapport signal / bruit plus faible. La technologie lidar haute résolution est désormais également coûteuse et moins mature dans l'industrie automobile que les caméras ou les radars.
À son tour, il a noté que les radars sont «immunisés contre les conditions d'éclairage, alors qu'ils ont une bonne pénétration pendant la pluie ou la neige».
Cependant, le radar n'est pas la solution ultime. Le principal inconvénient du radar aujourd'hui est sa faible résolution: «il est bon de dire qu'un objet est présent, mais il ne sera pas capable de reconnaître cet objet», a déclaré Riches.
En termes simples, la technologie radar peut ne pas convenir pour «prendre une décision éclairée s'il faut continuer à conduire (par exemple, un panneau de signalisation aérien a été trouvé) ou appliquer un freinage d'urgence (une pompe à incendie est garée dans la voie en face). »
Tout cela explique pourquoi les autoradios modernes lancent et ignorent parfois des objets stationnaires. "Le radar ne peut pas dire si un objet est quelque chose que vous ne voulez pas croiser", a déploré Riches.
En fait, les manuels du propriétaire sont pleins d'avertissements pour les conducteurs dont les véhicules sont équipés de radars. Riches a donné plusieurs exemples.
Le texte suivant est tiré du manuel de Skoda Superb (qui utilise des ACC basés sur le radar):
"L'ACC ne répond pas à l'approche d'obstacles fixes tels que des embouteillages, endommagés ou debout aux feux de circulation." (P. 236)
Volvo Owner's Manual XC90 contient des avertissements similaires:
«L'alerte de distance est active à des vitesses supérieures à 30 km / h (20 mi / h) et ne répond qu'aux voitures qui se déplacent devant dans la même direction que votre voiture. Les informations de distance pour les véhicules venant en sens inverse, se déplaçant lentement ou à l'arrêt ne sont pas fournies. " (Page 289)
"Pilot Assist ne freine pas devant des personnes, des animaux, des objets, des petits véhicules (par exemple des vélos et des motocyclettes), des remorques basses ou des véhicules en sens inverse, lents ou stationnaires." (Page 310)
Riches conclut: «Vous trouverez un texte similaire dans de nombreux autres modes d'emploi de nombreuses autres marques. Le but des radars haute résolution est de résoudre ce problème. »
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