未来の自動運転技術を探る：4Dミリ波レーダー

現在の自動運転車の認知の実現には、車両に搭載されたライダー、車載カメラ、ミリ波レーダーなどのセンシング機器が不可欠であり、車両周囲の交通環境のデータを収集することで、自動運転を実現します。車は人間の目を超え、周囲の世界を認識し、意思決定および計画モジュールにより正確で豊富な環境情報を提供できるため、自動運転車は安全に走行できます。

センサー ハードウェアを積み重ねることにより、自動運転車は路上でより安全に走行できるようになりますが、その一方で、単一のハードウェア デバイスでは必要なデータをすべて取得することはできません。また、濃霧や大雨などの異常気象では、ライダーの計測データに大きな誤差が生じたり、ミリ波レーダーでは高度を計測する機能がなかったり、過酷な環境下ではハードウェア機器にも問題が発生することがあります。物体が地上にあるのか、空中にあるのか、車載カメラでは2次元の平面画像しか撮影できず、ディープラーニングを活用したとしても、物体間の距離を正確に測定することはできません。したがって、自動運転車は異なるハードウェア機器を必要とし、同時に動作することで、いかなる状況下でも人間と同等の認識精度と能力を達成できます。 4Dミリ波レーダーの登場は自動運転に革命的な変化をもたらします。

4D ミリ波レーダーとは

自動運転の認識において、ミリ波レーダーは自動運転における最も重要なセンサーの 1 つとして非常に重要です。 。ただし、高さを計測する機能がないため、マンホールの蓋、段差、高架、交通標識など、前方の静止物体が地上にあるのか空中にあるのかを判断することが困難です。 、等、物体の高さデータを正確に測定することはできません。この問題を補うのが4Dミリ波レーダーの登場であり、4Dミリ波レーダーはイメージングレーダーとも呼ばれ、元の距離、速度、方位データを基に、目標の高度な解析を加えたものです。寸法は従来のミリ波レーダーに統合されており、環境をよりよく理解してマッピングできるため、測定された交通データがより正確になります。

テスラは 2020 年の初めに、テスラ車に 4D センサー技術を追加すると発表しました。4D センサー技術により、既存の作業範囲が 3 倍になり、より多くの交通情報が得られます。 4Dミリ波レーダーは、測定対象の輪郭、挙動、カテゴリを効果的に分析でき、より複雑な道路に適応し、より多くの小さな物体、障害物、静止物体や水平物体の監視を識別できるため、車両のニーズを正確に理解できます。 3Dミリ波レーダーは方位角、仰角、速度の3つのデータしか計測できないのに比べ、4Dミリ波レーダーはより多くのデータを取得できるため、意思決定や計画立案のためにより信頼性の高い情報が得られます。 。

4D ミリ波レーダーのソリューション

4D ミリ波レーダーは、2019 年にイスラエルの企業によって初めて提案されました。2020 年初頭に、Waymo は第 5 世代の自動運転を発表しました。 4Dミリ波レーダーが知覚スイートで起動されます。同年、コンチネンタルは初の4Dミリ波レーダー量産ソリューションを発表し、BMWがそれを導入する最初の自動車会社になると述べた。 2021CESでは4Dミリ波レーダーも盛り上がりを見せており、多くのメーカーが製品を発表しており、テキサス・インスツルメンツやモービルアイなどが相次いで4Dミリ波レーダー・ソリューションを発表またはアップデートしている。

昨年、Aptiv は次世代 L1 ～ L3 自動運転プラットフォームを発表し、そのセンサースイートには 4D ミリ波レーダーが含まれていると主張し、ZF は SAIC から 4D ミリ波レーダーの製造注文を獲得したと発表したグループ、2022 年に正式供給予定; ボッシュは第 5 世代レーダー エクストリーム バージョン、つまり 4D ミリ波レーダーを中国市場で初めて発売します。

4D ミリ波レーダーは、従来のレーダーと同様に、極端な気象条件下で動作しても大きな偏差が発生せず、仰角を増加させた後でも点群画像を形成できるため、4D ミリ波レーダーはレーダー物体の距離、相対速度、方位角を検出できるだけでなく、前方の物体の垂直高さだけでなく、前方の静止物体や横方向に移動する物体も検出できるため、静的探知における従来のレーダーの欠点を補うことができます。ターゲット。現在、4D ミリ波レーダーには 2 つの主な技術ソリューションがあります:

• 1つは、4Dミリ波レーダー企業が、マルチチャネルアレイ無線周波数チップセット、レーダープロセッサチップ、および人工知能に基づく後処理ソフトウェアアルゴリズムを独自に開発することです。
• もう 1 つは、従来のレーダー チップ サプライヤーに基づくソリューションで、マルチチップのエクストリーム コネクションまたはソフトウェア アルゴリズムを使用して、高密度の点群の出力と認識を実現します。

4D ミリ波レーダーの主な特徴は、角度分解能が非常に高いことです。前方 4D ミリ波レーダーの角度分解能は、方位角 1 度、角度分解能 1 度に達します。高度2度、4Dミリ波レーダーを搭載した自動運転車が道路情報を検知すると、車両周囲の物体の輪郭を直接検出できます。例えば、歩行者と車両が混在するような道路情報が比較的豊富な場合、4Dミリ波レーダーは歩行者や車両を直接識別し、該当する物体の動き（移動しているかどうか、移動方向）を判断することができます。 ）。

4D ミリ波レーダーは、トンネル シーンでトンネルの長さや幅などの幾何学的形状も検出できます。 4Dミリ波レーダーの登場により、従来のミリ波レーダーの性能欠点を的を絞った形で補い、3Dの次元を高めるだけでなく、検出精度、感度、解像度、性能が総合的に向上し、自動運転のさらなる可能性 ミリ波レーダーは、高い安全性から自動運転システムの中核センサーの一つとなることが期待されています。

4Dミリ波レーダーの今後の開発動向

業界関係者の分析によると、4Dミリ波レーダーの大規模導入が間もなく行われます。市場化の観点から見ると、現在のテクノロジーは成熟しており、多くの革新的なアルゴリズムが製品化の過程にあります。すでに多くの自動車メーカーが新車への搭載要件を定めており、その中でも自動駐車やL3以上の自動運転には4Dイメージングが必要であり、実際に昨年から多くの4Dミリ波レーダー製品が路上試験用に車両に搭載されています。量産の準備をします。

たとえば、NXP は、業界初の専用 16nm ミリ波レーダー プロセッサ S32R45 が、今年上半期から初めて顧客の量産に使用されると発表しました。 。 Intelの子会社Mobileyeも4Dミリ波レーダーの開発・応用を積極的に推進している。モービルアイのアムノン・シャシュア最高経営責任者（CEO）は、今年のCESの講演で自動車における4Dイメージングミリ波レーダーの応用シナリオを強調した。

彼は、「2025 年までに、車の前部を除いて、ライダーではなくミリ波レーダーだけが欲しい。」モービルアイの計画では、ミリ波レーダーベースのレーダーが 2025 年までに発売される予定です / LiDAR の消費者向け自動運転車ソリューション。車にはレーダー LiDAR サブシステムが装備されており、自動運転タスクを実現するには、前向きの LIDAR と 360 度完全にカバーされるミリ波レーダーを車両に装備するだけで済みます。 。

自動運転技術は、単一のセンサーに依存して世界を支配し、業界のコンセンサスになることはできません。自動運転に関する現在の市場の理解によると、市場には多くのセグメントとさまざまなレベルの自動運転があるため、万能のセンサーは存在しません。最終的には、カメラとレーダーが共存する可能性が非常に高いです。それらの長所と短所は非常に補完的です。特別なのは LIDAR であり、筆者は 4D ミリ波レーダー ソリューションによって LIDAR の使用を削減または代替できる可能性が大きいと考えています。 4Dミリ波レーダーはまだ開発の初期段階にあるが、将来的にはその性能が大幅に向上し、理想的な状況下では最終的にはライダーに取って代わることができると筆者は考えている。 「

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