就在特斯拉于 2021 年做出取消汽車?yán)走_(dá)這一備受爭議的決定后不久，有關(guān)內(nèi)部雷達(dá)項目的傳言開始流傳（2022 年的 FCC 文件進(jìn)一步證實了這一傳言）。 這個項目不斷被蒙上一層神秘的面紗，尤其是考慮到埃隆-馬斯克同時還公開表示要專注于 "特斯拉愿景"（Tesla Vision）： " ■十大网投正规信誉官网■十大网投靠谱平台 基于人工智能的軟件架構(gòu)越來越依賴攝像頭，以至于雷達(dá)比預(yù)期更早地變得沒有必要。因此， ■十大网投正规信誉官网■十大网投靠谱平台 的 FSD 團(tuán)隊正全神貫注地向基于視覺的自動駕駛系統(tǒng)演進(jìn)"。(特斯拉 2021 年第一季度財報電話會議）。

快進(jìn)到 2023 年，隨著新 HW4 架構(gòu)的細(xì)節(jié)開始浮出水面，越來越多的跡象表明雷達(dá)將回歸特斯拉架構(gòu)。 現(xiàn)在，配備 HW4 的車輛已經(jīng)開始推出，不久，Twitter 上就出現(xiàn)了內(nèi)部開發(fā)的特斯拉雷達(dá)的詳細(xì)照片，這要?dú)w功于 @greentheonly。

作為雷達(dá)極客，最有趣的事情莫過于分析該領(lǐng)域的新產(chǎn)品，以及分析其他團(tuán)隊如何應(yīng)對挑戰(zhàn)，設(shè)計出專門用于實現(xiàn) L4 自動駕駛的內(nèi)部雷達(dá)， ■十大网投正规信誉官网■十大网投靠谱平台 Ghost 團(tuán)隊就是這樣做的。 下面的內(nèi)容只是一種不經(jīng)意的推測--除了順利獲得設(shè)備圖片可以看到的數(shù)據(jù)外，沒有更多可用數(shù)據(jù)。 因此，有些細(xì)節(jié)是顯而易見的，但更多的細(xì)節(jié)只是根據(jù)經(jīng)驗的猜測--有些地方肯定會有偏差。

因此， ■十大网投正规信誉官网■十大网投靠谱平台 第一時間要問一個大問題："他們?yōu)槭裁匆@么做？ 雖然 ■十大网投正规信誉官网■十大网投靠谱平台 在這里看到的設(shè)備顯然比特斯拉多年前出廠的大陸雷達(dá)（4D，并可能為特斯拉系統(tǒng)給予更多的軟件控制、時間同步和優(yōu)化功能）功能更強(qiáng)，但它似乎也與汽車行業(yè)推出的新一代遠(yuǎn)程 4D 成像雷達(dá)的規(guī)格相差甚遠(yuǎn)。 此外，它還缺乏計算能力或帶寬和中央處理架構(gòu)，無法采用軟件定義雷達(dá)最前沿的基于神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的新型雷達(dá)數(shù)據(jù)處理方法（如 ■十大网投正规信誉官网■十大网投靠谱平台 正在 Ghost 公司構(gòu)建的方法）。 這里的主要優(yōu)勢并不在于硬件、規(guī)格或原始能力，而似乎在于控制--實現(xiàn)雷達(dá)與整個自主系統(tǒng)的深度優(yōu)化和同步-- ■十大网投正规信誉官网■十大网投靠谱平台 Ghost 公司非常相信這種方法！

有了這些，讓 ■十大网投正规信誉官网■十大网投靠谱平台 深入分析一下細(xì)節(jié)......

靈敏度

雷達(dá)有 6 個發(fā)射通道和 8 個接收通道，最大虛擬通道數(shù)為 48。我猜測信號處理的限制實際上會將其虛擬通道數(shù)限制在每次約 20 個（稍后詳述）。作為參考，前幾代雷達(dá)通常有 8 個虛擬通道，而即將推出的 ye 雷達(dá)則有 2000 多個虛擬通道（不過它們在信號處理方面能支持多少虛擬通道還存在很大爭議）。

表 1： 觀察到的雷達(dá)規(guī)格

雷達(dá)芯片的射頻軌跡與德州儀器的 AWR2243 一致，該芯片已商用數(shù)年。它使用 FMCW 波形，穩(wěn)定可靠。雖然 FMCW 不斷是汽車?yán)走_(dá)的低成本切入點(diǎn)，但我認(rèn)為 ■十大网投正规信誉官网■十大网投靠谱平台 可能會在這款雷達(dá)中看到相位編碼或全任意等更新的波形。這些波形將緩解時分多輸入多輸出（MIMO）的靈敏度和速度限制，并能更好地緩解干擾。由于缺乏支持這些波形的商用雷達(dá)芯片，特斯拉可能會堅持使用 FMCW。雖然 2243 支持 76-81 GHz，但雷達(dá)帶寬將被天線限制在 2 GHz 左右。他們現(xiàn)在的 FCC 許可證將工作頻率限制在 76-77 GHz，因此使用這種設(shè)計不太可能擴(kuò)大帶寬。說到天線，它們是端饋印刷貼片天線；雖然貼片天線具有獨(dú)特的元件結(jié)構(gòu)，但這種有損耗的窄帶天線技術(shù)在上一代汽車?yán)走_(dá)中很常見。我預(yù)計每個元件的增益約為 13 dBi。從射頻材料的顏色來看，Isola 是現(xiàn)代汽車?yán)走_(dá)中非常流行的一種材料。根據(jù)這種材料和估計的線路長度，TX 和 RX 的增益分別為 5 dB 和 3 dB。那么，這對靈敏度意味著什么呢？

等式 1. 雷達(dá)測距公式?

將上面的數(shù)字應(yīng)用到這個方程中，就得到了圖 1 中的圖形。我更希望將雨水和水滴積聚的影響也包含在這幅圖中。我沒有嘗試這樣做，因為這取決于我不掌握的設(shè)計細(xì)節(jié)。更好的辦法是繪制我可以為之辯護(hù)的圖表，然后讓您來猜測。

圖 1. 檢測雨中的摩托車是某些汽車?yán)走_(dá)的關(guān)鍵要求，而特斯拉雷達(dá)的檢測距離可能小于 100 米。

多輸入多輸出拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)

天線拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)始終是性能、成本和信號處理方法之間的一個挑戰(zhàn)。特斯拉可能會使用多種可能的組合，但我認(rèn)為圖 2 中的兩種組合已被列入模式列表。

圖 2. 1）精細(xì)方位角分辨率（藍(lán)色）和 2）方位角/近角模式（橙色）的候選天線拓?fù)鋱D

需要指出的一個設(shè)計細(xì)節(jié)是，第二和第三個（左起）RX 元件的元件模式和間距與其他元件不同。這種巧妙的設(shè)計使特斯拉可以靈活地使用 8 個 RX 元件；圖 3 和表 1 描述了他們可以做出的一組選擇。

圖 3. 元件 2 和 3 具有更寬的元件模式和更窄的間距

表 2. RX 陣列配置

關(guān)于分析的一個要點(diǎn)：它們是基于圖 9 中提取的幾何圖形。如果這些尺寸有偏差，對元件間距和波束寬度的預(yù)測也會有偏差。

現(xiàn)在，回到拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)。第一個拓?fù)?（藍(lán)色）是順利獲得增加方位角范圍來最小化方位角測量誤差的模式。該模式下沒有仰角測量功能。虛擬元素的間距（~1.2 波長）會帶來光柵裂片。這可能會導(dǎo)致模糊的方位角測量；當(dāng)測量誤差如此之大時，一些自動駕駛系統(tǒng)會將其視為誤報或漏檢。要在硬件中消除這個問題，就需要更多的元件來填補(bǔ)間距（增加成本和表面積），或者用現(xiàn)有元件數(shù)量縮小間距（從而增加方位角測量誤差）。我很同情工程師們的這種取舍！考慮到他們選擇的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)，信號處理團(tuán)隊的首要任務(wù)一定是減少側(cè)葉。 ■十大网投正规信誉官网■十大网投靠谱平台 有辦法減輕這種影響。因為 1.2 波長的間距和 4 級雷達(dá)的性能通常不會同時出現(xiàn)。

圖 4. 正方形是虛擬陣列。

特斯拉工程師在使用這種模式時必須解決的另一個問題是信號隨海拔高度變化的問題。雷達(dá)安裝在并非平整的面板后面（圖 6），元件靠近電路板/雷達(dá)罩的邊緣，這意味著從正仰角到達(dá)的信號與從負(fù)仰角到達(dá)的信號有不同的折射路徑。在這種模式下，由于無法測量仰角，而且信號處理資源有限，這些差異會直接表現(xiàn)為角度誤差。在特定仰角（可能是 el = 0）下，該模式可能具有良好的精度，但在其他角度下，角度性能可能會下降。如果要測量橋梁或標(biāo)志牌的標(biāo)高，這一點(diǎn)就很重要。

第二種模式（橙色）設(shè)計用于同時測量目標(biāo)位置的方位角和仰角。與測距和多普勒相結(jié)合，就形成了 "4D 雷達(dá)"。在經(jīng)典的方位/仰角雷達(dá)模式中，元件將放置在一個矩形網(wǎng)格中，其范圍基于所需的角度精度和 0.5 波長的間距，以消除光柵裂片（圖 5）。要達(dá)到特斯拉選擇的范圍，需要 34 個元件，成本無法接受。相反，他們可以制作一個虛擬陣列，僅沿對角線覆蓋整個范圍。這樣做的好處是可以達(dá)到與全陣列相同的角度分辨率（這在規(guī)格表上看起來總是很美），但代價是會產(chǎn)生嚴(yán)重的側(cè)凸，從而造成誤報和漏檢（這更難量化，所以在規(guī)格表上永遠(yuǎn)不會出現(xiàn)）。我對假設(shè)的特斯拉虛擬陣列進(jìn)行了簡單的模擬（圖 6），以顯示天線切割的原理。

圖 5. 您想要的陣列（左）和您能負(fù)擔(dān)得起的陣列（右）具有相同的方位角和仰角范圍，但側(cè)邊距卻大不相同。

圖 6. 光柵裂片是一種特殊的邊瓣。所有的側(cè)葉都會產(chǎn)生模糊效果：雷達(dá)可以看到信號，但無法分辨是順利獲得側(cè)葉產(chǎn)生的強(qiáng)信號，還是順利獲得主葉產(chǎn)生的弱信號。這會導(dǎo)致汽車前方出現(xiàn) "幽靈 "目標(biāo)。

表 3. 潛在 MIMO 模式的性能概述

雷達(dá)罩

圖 7. 安裝位置在前臉后面，這給校準(zhǔn)帶來了挑戰(zhàn)，但也緩解了一些環(huán)境和美學(xué)方面的難題。

特斯拉系統(tǒng)的另一個顯著特點(diǎn)是，雷達(dá)罩似乎并不直接暴露在外部環(huán)境中，而是位于面板后面。這樣做的好處是可以減少雷達(dá)罩所承受的一些環(huán)境負(fù)荷。從這些圖片中還看不出它們將如何處理面罩上的積水/積雪/積冰。在這種情況下，探測距離和角度精度會很快下降。這種安裝位置對校準(zhǔn)也有影響： 我認(rèn)為雷達(dá)在安裝到車上之前不能進(jìn)行校準(zhǔn)，因為面板會影響校準(zhǔn)。我不知道他們是把車放在轉(zhuǎn)臺上還是有一個環(huán)繞天線室；無論哪種方式，聽起來都像是一個很酷（可能很昂貴）的測量設(shè)施！如果他們假定每輛車的前擋板都是一樣的，并且具有相同的幾何形狀，那么他們的角度精度就會很差。

信號處理

特斯拉似乎選擇將雷達(dá)信號處理留給雷達(dá)頭。這與 SW 定義的雷達(dá)形成了鮮明對比，后者可以在不改變雷達(dá)頭設(shè)計的情況下擴(kuò)大計算規(guī)模。這也意味著特斯拉必須找到能在雷達(dá)所需的環(huán)境中生存的計算元件；對于上一代雷達(dá)，這就排除了使用 FPGA 的可能性。特斯拉使用賽靈思（Xilinx）最近發(fā)布的汽車級 Zynq（圖 8）和美光（Micron）給予的 1 Gb 外部 DDR3 內(nèi)存突破了這一障礙。 ■十大网投正规信誉官网■十大网投靠谱平台 不可能確切知道特斯拉在這里應(yīng)用了哪些信號處理概念，因此我只能根據(jù)雷達(dá)信號處理教科書和我的個人經(jīng)驗進(jìn)行 "專業(yè)猜測"。根據(jù)天線拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)，我預(yù)測特斯拉只測量方位角時需要處理 19 個虛擬元素，測量方位角和仰角時需要處理 16 個虛擬元素。分布在這么多通道上的邏輯單元（85k）、LUTS（53k）和 BRAM（4.9 MB）處理資源將支持基本的測距、多普勒、波束成形、探測和基于搜索的角度測量算法。它們不可能支持用于干擾緩解的自適應(yīng)處理、高級校準(zhǔn)和測量技術(shù)，也不可能支持雷達(dá)機(jī)器學(xué)習(xí)。它們可能支持有限范圍掃描的精細(xì)分辨率（約 1 英尺）模式和大范圍掃描的中等分辨率模式（約 1 米）。

圖 8. 將計算資源放置在雷達(dá)頭上可減少返回自駕車計算系統(tǒng)的帶寬，但卻增加了擴(kuò)展雷達(dá)計算的難度。

連接器只有六個引腳。假設(shè)有冗余電源和接地，那么只剩下兩個接口。汽車以太網(wǎng)是最有可能的通信協(xié)議。另一張 Twitter 照片中顯示的是 Marvell Q1010 系列芯片，該芯片支持 100BASE-T1，即 100 Mbps。

總結(jié)

當(dāng)特斯拉從其汽車上拆除上一代汽車級雷達(dá)并悄然建立內(nèi)部開發(fā)項目時，雷達(dá)界就懷疑新雷達(dá)的出現(xiàn)只是時間問題?，F(xiàn)在 ■十大网投正规信誉官网■十大网投靠谱平台 第一次看到了特斯拉雷達(dá)，很明顯，特斯拉在設(shè)計時并沒有優(yōu)先考慮原始硬件性能；相反，他們想要的是一種可以快速安裝在汽車上并由他們控制的產(chǎn)品。順利獲得擁有運(yùn)行信號處理算法的軟件，特斯拉可以全權(quán)負(fù)責(zé)雷達(dá)的性能，優(yōu)化其與以視覺為中心的系統(tǒng)之間的協(xié)調(diào)，并不斷進(jìn)行修改以適應(yīng)其系統(tǒng)。我在這里看到的硬件選擇反映了一種優(yōu)先考慮上市時間和成本而非性能的設(shè)計。現(xiàn)在有一個活躍的團(tuán)隊在設(shè)計內(nèi)部雷達(dá)，可以想象這僅僅是個開始，隨著特斯拉整個系統(tǒng)向 4 級自動駕駛進(jìn)化， ■十大网投正规信誉官网■十大网投靠谱平台 會看到這個項目不斷取得進(jìn)展。在 Ghost， ■十大网投正规信誉官网■十大网投靠谱平台 同意特斯拉正在采用的幾項核心戰(zhàn)略（專注于軟件和雷達(dá)優(yōu)化，與整個自動駕駛系統(tǒng)攜手并進(jìn)），但 ■十大网投正规信誉官网■十大网投靠谱平台 在軟件定義方法上走得更深，利用中央計算架構(gòu)，為雷達(dá)數(shù)據(jù)處理給予了更大的靈活性......你可以在這里初步分析 Ghost 雷達(dá)計劃。

附錄：幾何圖形

上面的計算基于下面的外觀提取，所有幾何提取均按 AWR2243 的封裝尺寸（10.4 毫米）縮放

圖 9. 提取的幾何圖形基于假定雷達(dá)芯片 (AWR2243) 的公開尺寸
作者：Tegan Counts 
注：本文為英譯版，如有偏差請閱讀原文

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