4Dイメージング・ミリ波レーダーが車両に“超人的な視覚”をもたらす
雨の中を走行する自動車を想像してみてください。カメラのレンズは雨水によって視界がぼやけ、LiDARも環境条件の影響を受けて精度が低下します。しかしそのような状況下でも、ミリ波レーダーシステムは前方の重要な対象物の輪郭を明確に捉えることができます。これこそが、インテリジェントビークル時代における先進運転支援システム（ADAS）の将来像です。センサー技術、AIアルゴリズム、そしてエネルギー効率に優れたマイクロプロセッサの進化により、ADASはすでに多くの現代車両において標準機能となりつつあります。しかし、多くのADASシステムは前方認識に大きく依存しており、その視野角は90～120度程度に限定されています。複数のカメラを用いて360度の視野を確保した場合でも、空間分解能や物体検出の精度には依然として課題が残っています。
レーダー技術：あらゆる環境で機能する“車両の眼”
ADASに用いられるさまざまなセンサー技術の中で、レーダーは昼夜を問わず、雨・霧・雪といった悪条件下でも安定して動作できる数少ない技術の一つです。
環境要因の影響を受けにくいという特性から、ミリ波レーダーはADASアプリケーションにおける中核的なセンサーとして広く採用されています。さらに、コスト面での優位性により、自動車メーカーはADAS全体のシステムコストを抑えることが可能になります。
一方で、レーダーがADASの主要センサー技術として確立されるためには、より高精度なターゲット識別と高い空間分解能の実現が求められます。アンテナ開口を大きくすることで検出精度を向上させることは可能ですが、特に車両前方に搭載されるレーダーでは、実装スペースや車両外観デザインへの影響が課題となります。
分散開口レーダー（DAR）：物理的制約を超える新アプローチ
こうした物理的制約を克服する技術として注目されているのが、分散開口レーダー（Distributed Aperture Radar：DAR）です。DARは、2つ以上の前方配置ミドルレンジレーダーセンサーを物理的に分散して配置し、それらを密接に連携させることで、大きな仮想アンテナ開口を形成します。センサーフュージョン技術を活用することで、方位分解能は0.5度、あるいはそれ以下を実現し、空間分解能を飛躍的に向上させます。
この高い分解能により、近接した複数の物体を正確に識別することが可能となり、車両位置推定や物体認識の精度が大きく向上します。研究によれば、3つ目のセンサーを追加することで、さらなる性能向上も期待できます。DARは、大型で複雑なハードウェアを必要とせずに高性能を実現できるため、自動車メーカーが直面してきた実装上の課題を効果的に解決します。
4Dイメージング・レーダー：センシング技術の次なる進化
自動運転（NOA：Navigation on Autopilot）を完全に実現するためには、カメラ、ミリ波レーダー、LiDARという3つの主要なセンシング技術が不可欠です。それぞれが異なる強みと制約を持ち、相互補完的に機能します。
LiDARは高い分解能を誇りますが、近年急速に進化している4Dイメージング・ミリ波レーダーは、多くのアプリケーションにおいてLiDARの代替技術として現実的な選択肢になりつつあります。
4Dイメージング・ミリ波レーダーは、距離、速度、方位角、仰角という4つの次元で対象物を検知し、真の3次元空間認識を可能にします。すでに多くの自動車メーカーが、LiDARの代わりに、あるいはLiDARと組み合わせて、よりコスト効率に優れた4Dイメージング・ミリ波レーダーの採用を進めています。
Gasgoo Automotive Research Instituteによると、レベル2以上の自動運転機能を標準搭載する乗用車の普及率は2030年までに90％を超えると予測されており、4Dイメージング・ミリ波レーダーが自動車業界において果たす役割は今後ますます大きくなると見込まれています。
アヴネットの4Dレーダー・ソリューション：4Dレーダー性能の限界を再定義
アヴネットは、S32R41プロセッサと2基のTEF82を組み合わせたデュアルチップ・カスケード構成により、最先端の4Dイメージング・ミリ波レーダー・ソリューションを提供しています。
本ソリューションは、RFフロントエンド性能、データ処理能力、そして開発環境の3つの側面で高い競争力を発揮します。
まず第一に、アヴネットの4Dレーダーソリューションは、卓越したRFフロントエンドセンシング機能を提供します。4Dイメージング・ミリ波レーダーでは、歩行者や自転車といった小さな対象物を正確に検知する必要があるため、長距離検知性能と高い分離能力が不可欠です。アヴネットのソリューションは、RFリンクバジェット、出力、ノイズ指数、位相雑音を最適化することで、検知性能と分解能を大幅に向上させています。TEF82 RFCMOS車載レーダートランシーバーは、76～81GHz帯をカバーする高性能かつ低消費電力の単一チップ・ソリューションとして、車載レーダー用途に最適です。
次に、アヴネットの4Dレーダーソリューションは、強力なデータ処理能力を備えています。S32R41プロセッサは非常に高い演算性能を備えており、大量のレーダーデータをリアルタイムで処理し、正確な3次元位置情報と速度情報を含む環境イメージを生成します。MIMO技術の採用により、仮想チャネル数が大幅に増加し、ターゲット検出および追跡の精度と範囲が飛躍的に向上します。
最後に、アヴネットの4Dレーダーソリューションは、革新的な開発ツールキットとエコシステムを誇ります。アヴネットは、アンテナのリファレンスデザイン、最適化されたレーダーキャリブレーションアルゴリズム、そして使いやすい開発環境を含む包括的な開発エコシステムを提供しています。これにより、RFエンジニアはTEF82のRF性能を容易に評価でき、アルゴリズムエンジニアは独自アルゴリズムの開発・検証を効率的に進めることができ、開発期間の短縮に貢献します。
次世代ADASは、単一のセンサー技術に依存するのではなく、複数技術を融合したシステムへと進化していきます。4Dイメージング・ミリ波レーダーとカメラ、LiDARを知的に統合することで、より安全で信頼性の高い自動運転体験が実現されます。
将来、自動車は単なる移動手段ではなく、超人的な知覚能力を備えたスマートなパートナーへと進化していくでしょう。
