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2023中国(广州)智慧交通博览会|粤港澳智慧城市展览会-数字构建城市交通未来
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隼眼科技张慧博士:高性能毫米波雷达携“中国芯”助力智慧交通全天候感知

发布时间:2022-10-26 08:57:56      发布人:小编  浏览量:

小谷围是一个几乎没有存在感的地名,偏居广州番禺区北部,四面环水。但在交通领域,小谷围又是尽人皆知的存在,一年一度的 " 互联网 + 交通运输 " 创新创业大赛,俨然已经成为智慧交通领域的最重要赛事。

最近一次,也是第六届 " 小谷围 " 大赛,以 " 聪明的车,智慧的路,湾区的行 " 为主题,其中,智慧公路主题赛已经连续 5 年向全国征集优秀项目。为了推动新技术切实在智慧公路建设中创造价值,主题赛特别下设了毫米波雷达专项赛,共有 18 个毫米波雷达专项赛参赛项目。

隼眼科技与四川数字联合组队参赛,以全新发布的 SDR2000 系列高性能毫米波雷达产品,在初赛、晋级赛中均以大比分优势胜出,最终从 18 个参赛队伍中脱颖而出,在决赛中获大赛第一名。

SDR2000 定向探测距离高达 1500 米,全量程范围实现车道级检测精度,具有全方位高性能保证。助力四川数字在成都第二绕城高速、成宜高速等交通强国建设试点任务中,实现了以雷达为主的全天候精准感知与车路协同等智慧高速建设的全新探索。

对于毫米波雷达在智慧交通体系中日益显著的作用,交通运输部公路科学研究院自动驾驶交通运输行业研发中心主任张纪升表示:毫米波雷达是近几年发展起来的新检测手段,它能弥补视频设备在夜间、雨雾等气象条件下对车辆探测的不足。从专项赛参赛项目和结果来看,收获了很多惊喜,业内许多企业在毫米雷达技术研究上取得了较大的进步,基本具备进入产品化安装实用阶段的能力。

日前,在中国高速信息化大会暨技术产品博览会上,隼眼科技与四川数字又联合发布了国内首款基于国产 MMIC 雷达芯片的 "5H" 高性能交通毫米波雷达,不但在国产化方面实现了突破,在产品技术性能上同样有了大幅提升。

近日,在 36 氪与东南大学毫米波国家重点实验室副教授、隼眼科技 COO 张慧博士的访谈中,张博士详细介绍了交通毫米波雷达的方方面面。

交通毫米波雷达和乘用车产品有何不同

众所周知,全球范围内汽车产业正快速向电动化、智能化、网联化发展。大量新产品、新技术不断出现,毫米波雷达早已被消费者熟知,但在与汽车息息相关的交通行业,智慧交通在迎来巨大发展机遇的同时,新产品的落地则远远落后于汽车。

" 尽管乘用车和交通毫米波雷达都属于毫米波雷达,并且都采用调频连续波的共性技术,但其技术本身有着很大的差异性,从应用角度出发其差异性会更大。" 张博士介绍到:" 乘用车的探测距离只要满足 250 到 300 米就足够了,探测精度也只需 0.3~0.5 度左右,目前的发展方向是向全车 360 度检测和 4D 成像方面发展。"

交通毫米波雷达的技术要求非常高,其探测距离要达到 500 到 1000 米,探测精度的指标要求随距离变远也会快速提升,需要达到 0.1 度甚至更高,这对于雷达的设计带来了颠覆性的改变。

张博士进一步谈到:作为交通产品,毫米波雷达的功能要做到更加丰富。车载雷达只是单纯的传感器产品,交通雷达则在向全感知、全计算、全息方向发展,它除了要看得远、看得准和看得清之外 , 还承载着融合高精地图、摄像头、通信模块、高性能计算平台等需求。

事实上,过去有些车载雷达经过改装应用于交通系统中,但是现在已经因为不能够胜任交通的实际需求,而被市场淘汰。并且在交通领域需要大量定制开发,需要把产品做到极致,能够满足各种不同的需求,才能具备有针对性的快速定制化能力。

智慧交通无疑是超大体量的市场,以高速公路为例,据行业数据,2021 年底我国高速公路已建成 11.7 万公里,位居世界第一。据 MarketsandMarkets 的数据显示,到 2023 年毫米波雷达的市场总量将达到 206 亿美元,复合年增长率高达 19.5%。

而交通毫米波雷达作为新兴产品,其增长势头将更加可观,在现阶段,能够拿出更有竞争力的产品无疑将获得市场先机。

隼眼科技通过与四川数字深入合作,对毫米波新材料、MMIC 芯片、雷达系统以及雷达系统周边的整体配套等方面进行了全方位研究,在最新的国产化雷达上实现了对乘用车定向探测距离超过 1200 米、双向探测距离超过 2400 米、探测精度优于 0.07 °、分辨率优于 0.5 ° 的业界领先性能。

交通毫米波雷达在扮演什么角色

行驶在高速和城市道路上,尽管已经安装了大量的交通摄像头,但事实上,无论从交通,还是智慧交通的角度来讲,单纯的视频信号已经无法满足基本的要求,对于道路安全的提升也相对有限。

" 智慧交通体系中只有采用毫米波雷达作为重要感知方式,才能具备全天候感知能力。" 张博士明确表示并举例:2021 年 4 月 4 日凌晨发生在 G15 沈海高速盐城段致 11 人死亡 19 人受伤的交通事故,事故原因系大货车,在紧急避让行车道上的轮胎时,失控冲过中央隔离栏,与对向大客车相撞,这是货车轮胎脱落引发的二次事故,也反映出交通视频监控存在先天不足。

传统上视频为主的智慧交通建设中,在夜间、天气不良等情况下,由于视频基础的信息很难获取,故雷达信息很难叠加。全天候感知是摆在各大交通集团、各个交通路段管理方面前最迫切的问题,唯有引入高性能的交通毫米波雷达传感器才能够有效地提升对整个路面的精准感知能力。

张博士继续谈到:" 因此视频和雷达二者融合应该是雷达为主,视频为辅的方式,由于雷达天生具备轨迹流的跟踪能力,在测速、测距、方位非常精准,再加上视频擅长的车牌识别、车型和颜色识别等特性,即便在恶劣情况下或者夜间,视频失效的情况下,雷达仍然可以保持很高的监测质量,视雷融合到雷视融合的步伐在不断加快。"

针对目前智慧高速场景的两大痛点,隼眼科技提出的 "5H" 毫米波交通雷达都给出了行之有效的解决方案。

首先是杆下盲区问题,"5H" 智慧交通毫米波雷达凭借超距特性,在满足超远杆距部署条件下,仍能保证高速公路上任何位置有两个雷达的监测数据,并具备全天候监测盲区的优势;

其次,由于盲区导致的车牌遮挡问题,"5H" 借助超距、超分、超智等特性,过去高速路存在的前车遮挡后车、大车遮挡小车等问题,通过毫米波雷达的双向覆盖被彻底解决,实现智慧交通领域的技术突破。

隼眼科技的 "5H" 毫米波交通雷达具有超距、超精、超分、超智、全息五大特性,张慧博士进一步指出:通过五大特性有的放矢,隼眼科技希望探索毫米波雷达在智慧交通尤其是智慧高速领域的技术趋势,以及如何让毫米波雷达更好的赋能智慧交通的发展。

"5H" 智慧交通毫米波雷达基于国产自主核心

张博士回忆去年 " 小谷围 " 大赛时谈到:大赛的总裁判张纪升主任在现场对所有参赛产品拆机后做了点评,虽然高集成度的雷达芯片是毫米波雷达的核心部件,但所有的参赛队伍中没有任何一家厂商采用国产化的雷达芯片,这个点评有深刻的警醒作用,我们在决赛赛场最后的路演上郑重做了一个预告,2022 年我们会发布一款国产化的高性能交通雷达产品。

张博士继续说:国家智能交通系统工程技术研究中心(ITSC)首席科学家王笑京教授对此非常感兴趣,他反复地追问我们这个国产化是什么芯片?用的是什么工艺?在哪里流片?隼眼与四川数字最新发布的基于国产 MMIC 芯片的高性能毫米波交通雷达也是回应了当时王笑京教授提出的问题,这也反映了国家交通系统的顶尖专家对国产化问题的明确态度。

国产化不止是一个具体的技术问题,更是核心的战略问题,近两年来汽车、电子等诸多领域所面临的缺芯少电问题严重影响了产业的升级和发展,也加大了更加宏观的结构性风险,而具体到交通行业这样的国计民生领域,问题就更加凸显出来。

隼眼科技所发布的 "5H" 毫米波交通雷达产品,作为国内首款基于国产自主核心 MMIC 雷达芯片研发的高性能毫米波交通雷达产品,从最难突破的环节开始逐步解决同类产品核心元器件被 " 卡脖子 " 的难题。

高集成度的雷达 MMIC 芯片无疑是雷达产品中的核心,但目前的毫米波交通雷达均使用着国外半导体厂商的 MMIC 芯片,既有禁运和断供的风险,也存在着交通数据泄露的信息安全风险。

张博士进一步谈到:首先,国家在频段管理的法律法规上已经进行了明确的规定,从今年 3 月 1 号起,76-79GHz 频段用于汽车雷达,那么几乎所有的采用此频段的国外毫米波雷达产品都已经不能在国内使用;其次,国外相关产品的研发和制造完全难以适应国内交通需求,特别是在定制化的需求上,难以满足客户需求的改变,已经很难有竞争力;另外,从数据安全的角度,交通传感器 24 小时连续工作,时时刻刻都在产生大量的数据,采用国产芯片进一步确保数据安全是未来必然的刚需。

"5H" 毫米波交通雷达的最佳实践

在毫米波雷达这样一个关联诸多重大产业的前沿领域," 产学研 " 融合无疑是快速高效解决难题的最优路径。

隼眼科技技术上联合的东南大学毫米波国家重点实验室,是毫米波雷达领域的 " 国家队 ",有着覆盖前沿技术、实验设备、人才培养、系统设计及工程落地的全栈能力。

据张博士介绍:

近年来,隼眼科技通过与蜀道集团、四川数字、腾讯智慧交通的多方合作,在成都第二绕城高速进行了智慧高速层面的大量开创性的探索和实践。提出并验证了业内首个采用纯毫米波雷达能力打造的车路协同技术方案,不仅反映了隼眼科技以雷达为主的雷视融合技术路线的正确判断,也证明其高性能毫米波雷达产品经受住了严苛的考验,正是在这种探索和实践中,隼眼科技确立了 "5H" 毫米波交通雷达的技术优势与行业价值。

并且,隼眼将支持和联合四川数字等合作伙伴,将智慧交通产品推向海外市场,现阶段如孟加拉国这样典型的一带一路国家,其相关高速公路也将率先部署最先进的智慧高速相关产品。通过这样的产品和技术输出,国内先进的智慧交通相关产品、技术、标准正在随中国智造一同出海。


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