진화하는 차량 아키텍처

자동차 시스템 설계자가 ADAS 기능의 구현을 다루는 한 가지 방법은 전기 및 전자 시스템 아키텍처의 구조와 통합을 재검토하는 것입니다. 오늘날의 일반적인 아키텍처는 에지 아키텍처입니다. 이는 컨트롤러 영역 네트워크 또는 100MB 이더넷 인터페이스를 통해 ADAS ECU(전자 제어 장치)로 처리되는 데이터를 스트리밍하는 고도로 지능적인 레이더 센서로 구성됩니다. 이러한 센서는 고성능을 위해 설계되었으며 프로세서와 종종 물체 감지, 분류 및 추적을 위한 후속 고급 수준의 알고리즘과 범위, 도플러 및 각도 고속 푸리에 변환(FFT)을 수행하는 특수 가속기로 구성되어 있습니다. 그런 다음 각 에지 레이더 센서의 최종 물체 데이터가 ADAS ECU로 전송됩니다. 그림 1은 에지 아키텍처를 보여줍니다.

그림 1 ADAS ECU에 연결된 에지 아키텍처의 레이더 센서

에지 아키텍처는 발전하고 있으며 자동차 주위에 흩어져 있는 센서 헤드가 고속 1Gb 이더넷 인터페이스를 통해 사전 처리된 범위 FFT 데이터를 강력한 중앙 ECU로 스트리밍하는 위성 아키텍처로 발전하고 있습니다. 데이터 처리의 상당 부분이 중앙 ECU로 오프로드됩니다(그림 2). 위성 아키텍처를 사용하면 개별 레이더 센서가 모든 데이터 처리를 독립적으로 수행하는 에지 아키텍처와 달리 중앙 프로세서에서 최소한의 데이터를 사용하여 중앙 집중식 데이터 처리를 지원합니다.

그림 2 중앙 ECU에 연결된 위성 아키텍처의 레이더 센서

위성 아키텍처의 이점

중앙 집중식 처리를 통해 효과적인 센서 융합 알고리즘을 구현하여 보다 정확한 의사 결정을 내릴 수 있습니다. 적절한 유사점은 인간의 뇌가 각 눈이 독립적으로 결정하는 대신 두 눈의 입력을 기반으로 결정을 내리는 방식입니다. OEM(Original Equipment Manufacturer)은 각도 해상도(분산 조리개 레이더), 최대 속도 또는 물체 분류를 위한 머신 러닝 알고리즘을 구현할 수 있습니다. 이러한 알고리즘과 결합된 센서 입력의 융합은 감지 성능을 향상시키고 비교적 정확한 인식 맵을 생성합니다. 자동차 제조업체의 경우 이는 자율성 수준의 향상을 의미합니다. 운전자와 승객 모두에게 이는 더 안전한 자동차를 의미합니다.

또한 위성 레이더 센서를 사용하면 시스템 확장성과 모듈화가 가능합니다. 차량의 더 편리한 위치에 센서를 배치할 수 있기 때문에 다양한 ADAS 애플리케이션을 사용할 수 있습니다. 센서의 수나 구성을 변경하는 것만으로 통신 범위를 조정할 수 있으므로 비용에 민감한 저가형 차량에서 다양한 수준의 자율 주행을 갖춘 차별화된 프리미엄 차량 솔루션으로 단일 플랫폼을 확장할 수 있습니다.

위성 아키텍처는 센서 퓨전 알고리즘 및 중앙 ECU의 더 큰 컴퓨팅 기능을 통해 가치를 더합니다. 단순화된 위성 센서와 소프트웨어를 통한 차별화는 시스템 복잡성을 줄이고 새로운 가치 창출 방법을 제공할 수 있습니다. 또한 위성 레이더를 사용하면 자동차 제조업체는 OTA(over-the-air) 소프트웨어 업데이트를 사용하여 시스템 성능을 개선하고 보안을 향상시킬 수 있습니다. 성능, 확장성 및 단순성 등 여러 가지 이점이 모두 자동차 산업에서 위성 아키텍처의 큰 장점으로 기여하고 있습니다.

위성 아키텍처용으로 설계된 레이더 센서

TI는 위성 아키텍처를 위해 특별히 AWR2544 레이더 온칩 센서를 설계했습니다. 4개의 트랜스미터와 4개의 리시버를 지원하는 통합 77GHz 트랜시버를 제공하여 향상된 범위 감지 및 향상된 성능을 제공합니다. 또한 비용에 최적화된 레이더 처리 가속기와 범위 FFT 압축 데이터를 생성하고 스트리밍하는 처리량이 향상된 1Gbps 이더넷 인터페이스가 포함되어 있습니다. 이 장치는 자동차 안전 무결성 레벨 B를 지원하며 하드웨어 보안 모듈을 통해 안전한 실행 환경을 제공합니다.

또한 이 디바이스는 TI의 LOP(론치 온 패키지) 기술로 제작되어 PCB(인쇄 회로 기판) 내의 파형 가이드를 통해 패키지 복사 요소에서 3D 안테나로 직접 신호 전송이 가능합니다. 그림 3은 3D 도파관 안테나가 있는 AWR2544LOP 평가 모듈을 보여줍니다.

그림 3 AWR2544LOP EVM

시스템 수준에서 LOP 기술은 향상된 신호 대 잡음 비율 덕분에 성능을 개선하고, 열 관리를 간소화하고, 비용이 많이 드는 RF PCB 재료를 방지하여 비용을 낮추고, 여러 센서 설계에서 PCB 재사용을 지원함으로써 유연성을 높입니다.

또한 TI는 시스템 구현을 용이하게 해주는 호환, 안전 강화 및 최적화된 전원 관리 통합 회로를 제공합니다. LP87725-Q1에는 저잡음 벅 컨버터 3개, 저손실 레귤레이터 1개, AWR2544 기반 위성 아키텍처에 전원을 공급하는 1개와 이더넷 물리적 계층이 포함되어 있습니다.

결론

ADAS 애플리케이션은 높아지는 자율성 수준과 안전 요구 사항을 충족하기 위해 계속해서 발전하고 있습니다. 위성 아키텍처와 같은 새로운 아키텍처가 등장함에 따라 이러한 시스템의 감지 및 처리 기술도 새로운 기능을 지원하도록 발전해야 합니다. AWR2544 레이더 센서와 같은 장치는 차량용 시스템 설계자가 이러한 트렌드를 도입할 때 유연성을 제공하고 모든 사람을 위한 더 안전하고 더 스마트한 차량을 만드는 데 도움이 됩니다.

추가 리소스

• TI의 레이더 센서 포트폴리오에 대해 자세히 알아보세요.
• 전력 관리 집적 회로 솔루션에 대해 자세히 알아보세요.