SOC/FPGA: 4D-Full-Range-Radar

FPGA Entwicklung

Der von ZF entwickelte 4D Radar unterstützt durch die generierte hochauflösende Punktwolke die Entwicklung von sicheren Fahrzeugen. Das Team von SCS hat die benötigte Signalverarbeitung auf einem SOC/FPGA umgesetzt.

  • Herausforderung

    Ein 4D-Radar stellt höchste Anforderungen an die Rechenleistung eines Hardware-Geräts. Vorverarbeitungen wie FFT und Spitzenwertsuche sind sehr gut geeignet, um im FPGA/PL-Teil eines modernen MPSoC berechnet zu werden. Das Post-Processing, z.B. Tracking, kann dann auf einem ARM-Kern des Gerätes berechnet werden.

  • Lösung SCS

    Der zu implementierende Algorithmus wurde von den Radarspezialisten unseres Kunden entwickelt. Als AMD Xilinx Premier Partner hat SCS diese Algorithmen für die Zynq Ultrascale+ Architektur optimiert, implementiert und getestet. SCS unterstützt den Kunden auch bei der Erstellung der ASIL-Dokumentation und den Abklärungen zur funktionalen Sicherheit.

  • Mehrwert

    Das vierdimensionale, hochauflösende Radar ermöglicht erweiterte Sicherheits- und automatisierte Fahrfunktionen. Die 192 Kanäle haben eine 16-mal höhere Auflösung als ein typisches Fahrzeugradar und ermöglichen eine hoch detaillierte Szenen- und Objekterkennung in einem Bereich von 350 Metern.
    Der Kunde verfügte innerhalb kürzester Zeit über einen funktionsfähigen Prototyp, um erste Tests durchzuführen. In der Zwischenzeit wurde das Radar in Vorbereitung auf die Serienproduktion weiterentwickelt.

Projekthintergrund

Für die Umsetzung der Algorithmik auf das FPGA hat SCS folgende Teilaufgaben ausgeführt:

  • Geführte Ausarbeitung einer FPGA-Architektur für einen bestimmten Algorithmus
  • Entwicklung von FPGA-RTL
    • Unit-Tests, testgetriebene Entwicklung
    • Integrationstests
    • Zieltests / Systemtests
    • kontinuierliche Integration
    • Peer Review
  • FPGA-Implementierung
    • Vollständige Vivado-Skripterstellung
    • Timing-Optimierungen
    • Über 90% Logikauslastung auf einem fortschrittlichen MPSoC
  • ISO26262 ASIL-B-konform
    • Berechnung von Metriken
    • Entwicklungsprozess (Überprüfungen, Design-Dokumente)
    • IP-Anpassung von Drittanbietern
  • Eingebettete SW
    • Unterstützung für Low-Level-Software-Aspekte (Cache-Kohärenz, ECC)
    • eingebettete Testanwendung auf Basis von freeRTOS
  • Cybersecurity
    • IP-Integration von Drittanbietern und Integrationstests
  • ASPICE-konforme Dokumentation
    • Rückverfolgbarkeit

ZF Radar Hintergrund

Das 4D-Vollbereichsradar bietet eine Auflösung, die der von optischen Sensoren, Kameras oder LiDAR nahekommt. Das zu einem wettbewerbsfähigen Preis, während es gleichzeitig die Möglichkeit der direkten Geschwindigkeitsmessung und die Fähigkeit bietet, unter schwierigen Bedingungen (Schnee, Nebel, Staub) zu arbeiten. In Kombination mit diesen Technologien kann das hochauflösende Radar dazu beitragen, die notwendige Sicherheit und Zuverlässigkeit für teil- bis hochautomatisiertes Fahren, einschliesslich Level-4, zu gewährleisten.

Das bildgebende Full-Range-Radar bietet eine hohe Auflösung in vier Dimensionen: Distanz, Geschwindigkeit, Horizontalwinkel und zusätzlich den Elevationswinkel (Höhe). Damit ist das Radar auch eine bildgebende Technologie in 3D, mit der Geschwindigkeit als zusätzliche vierte Messdimension. Die hochauflösende 4D-Erfassung der Verkehrssituation hilft z.B. einem Fahrzeug auf der Autobahn, das Stauende unter einer Brücke frühzeitig zu erkennen und entsprechend zu bremsen.

Ab 2022 wird unser Kunde sein neues 4D-Full-Range-Radar an den ersten OEM für ein Serien-Elektro-SUV liefern.
Zusätzliche Information: https://press.zf.com/press/de/releases/release_25856.html

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