Radar-Interferenz bedroht Automotive Safety: Industrie fordert Kollaboration

Die wachsende Ubiquität von Automotive Radar hat eine einst geringfügige Sorge in ein kritisches Safety Issue verwandelt: Wenn mehrere Fahrzeuge gleichzeitig transmitten, können ihre Signale miteinander interferieren.

Radar ist zum Cornerstone von Advanced Driver Assistance Systems (ADAS) geworden, komplementierend CMOS Kameras mit All-Weather Visibility und enabling Features wie Automatic Emergency Braking (AEB). Allerdings, wenn Radare „einander die Streams kreuzen“, wie NXPs Huanyu Gu famos warnte, kann ihre Performance compromised werden.

Radar-Interferenz bedroht Automotive Safety: Industrie fordert Kollaboration — „Es gibt etwas sehr Wichtiges, das ich vergaß zu sagen. Kreuzt nicht die Streams. Es wäre schlecht.“

Obwohl Hersteller dieses Risiko noch nicht öffentlich hervorgehoben haben, bedeutet die schiere Dichte an radar-ausgestatteten Fahrzeugen auf modernen Straßen, dass Interferenz inevitable ist.

Radar wird über ein Spektrum an Safety Functions genutzt – von Adaptive Cruise Control und Blind-Spot Detection bis Forward-Collision Warning und Intelligent Parking Assistance. Ein 360-Grad-View zu erreichen erfordert sowohl Short-Range als auch Long-Range Units, und AEB Systeme kombinieren oft Radar mit LiDAR und Kameras für All-Weather Detection.

Der rasche globale Rollout von AEB hat Radar Supplier zu einem Double-Edged Sword gemacht. Einerseits soart Demand; andererseits loomed das Risiko Cross-Vehicle Interferenz large.

Regulatorische Meilensteine illustrieren die Adoptions-Skala: Chinas NCAP mandatete Factory-Equipped AEB für alle Trucks 2020; Japan erfordert jetzt Front und Rear AEB auf allen neuen Autos; 20 US Automaker pledged 100 % AEB Fit Rate 2022; und 90 % der in Europa verkauften Fahrzeuge tragen bereits Car-to-Car Crash-Avoidance Technology.

NXP Semiconductors forecasted, dass Automotive Radar Penetration 55 % bis 2030 erreichen wird. In einem kürzlichen EE Times Interview warnte NXPs Senior Product Marketing Manager für ADAS, Huanyu Gu, dass „wenn mehrere Radare zur gleichen Zeit und im gleichen oder überlappenden Frequenzband transmitten, und wenn sie einen gemeinsamen sichtbaren Pfad teilen, Interferenz inevitable wird.“

Martin Duncan, GM of ADAS und ASIC bei ST Microelectronics, echoed diese Sorge: „Mit 25 % neuer Fahrzeuge bereits mit Radar ausgestattet, ist das Problem real. Real-Time Road-Condition Capture bedeutet, mehrere Fahrzeuge werden concurrently transmitten, und weil sie alle das gleiche 76-81 GHz Band nutzen, wird Interferenz nur verschlimmern, während Market Penetration steigt.“

Das Prinzip ist simpel: Jedes Radar relies auf reflektierte Signale um Distanz und Speed zu schätzen. Wenn mehrere Radare in Nähe operieren, superimpose ihre Echoes, causing Constructive und Destructive Interference, die Detection Accuracy degrades. NHTSAs „Radar Congestion Study“ (Sept 2018) erklärte, dass in congested Environments die Interferenz-Power die Echo-Power um mehrere Orders of Magnitude exceeden kann.

Solche Degradation könnte Safety jeopardizen. „Worst-Case Scenarios könnten zu Fatalities geführt durch Radar Interferenz führen“, sagte Phil Magney, Founder und President von VSI Labs. „Sogar heute nutzen Radar Stacks aggressive Filtering um False Positives zu eliminieren, aber das ist ein Bandwidth Trade-off, keine Cure.“

Die Industrie wurde seit einem Jahrzehnt gewarnt

Mit jedem zusätzlichen Radar-ausgestatteten Auto auf der Straße wird die kollektive Sensor-Environment increasingly komplex, forcing Supplier zu handeln. Doch die Industrie-Response war fragmented.

2012 untersuchte das Europäische MOSARIM Projekt Mutual Radar Interferenz und proposed Mitigation Techniques. NHTSAs jüngste Studie posed zwei Key Questions: (1) Wie viel Power empfängt ein Radar von anderen Transmittern? (2) Wie affectet dies Collision-Warning Performance? Die Antwort: Interferenz-Level in dichtem Traffic können legale Echoes um bis zu vier Orders of Magnitude überwältigen.

Kollaboration oder Regulation?

Angesichts der langen Lead Time würde man erwarten, dass OEMs und Tier-1 Supplier proactive Strategien adoptieren, wie Dynamic Waveform Adaptation. Die Radar Community hat die Tools – Channel-Access Protocols aus Telecom (TDMA, FDMA, CDMA) könnten für Automotive Radare repurposed werden. Ein „Listen-Before-Talk“ Schema könnte Simultaneous Transmissions verhindern.

Jedoch fehlt dem Automotive Sector regulatorische Oversight für Waveform Parameter, und der Markt hat historisch Standardisierung eschewed. NXPs Gu merkte an, dass „Radar Waveform Parameter nicht reguliert sind, und es gibt keine Industrie-Agreement wie man das Spektrum fair teilt.“

Stattdessen greifen die meisten Hersteller auf Signal-Processing Hacks zurück: Randomizing Transmit Timing oder Frequency um Predictability zu reduzieren. Gu warnte, dass „dieser blinde Ansatz funktionieren mag, wenn wenige Fahrzeuge präsent sind, aber als Penetration wächst, werden kollaborative Lösungen essenziell.“

In einem White Paper schloss NXP, dass „eventuell ein Market-Wide Agreement required sein wird, um Sensing Resources equitable zu allozieren während Differenzierung preserved wird.“

Free-for-All Dynamik

Radar Sensor Companies priorisieren oft proprietäre DSP Algorithmen, die Resolution verbessern und Interferenz mitigieren, über Industry-Wide Standards. „Die Industrie tendiert dazu, mehr Signal Processing auf das Problem zu werfen, statt kooperative Protokolle zu etablieren“, sagte Egil Juliussen, Veteran Analyst.

Während eines kürzlichen Interviews outline-te NXPs Gu drei Mitigation Approaches: (1) Front-End vor Saturation schützen; (2) Digital Interferenz identifizieren und canceln; (3) Dynamisch Waveform Parameter adaptieren. Der dritte ist im aktuellen 77 GHz Band unwahrscheinlich, aber könnte viable werden, wenn ein höheres Band (z. B. 140 GHz) verfügbar wird.

Front-End Protection kann Dual-Gain Settings oder Spatial Nulling mit Multiple Antennas involvieren, um den Radar Richtung interferierender Directions zu blenden. Digitale Techniken rely auf akkurate Interferenz Detection; jedoch machen diverse FMCW Waveforms across Manufacturers Universal Detection challenging.

FMCW bleibt De-Facto Standard für Automotive Radar wegen seiner Bandwidth Efficiency und Velocity Estimation Capability. Doch Manufacturers variieren Key Parameters – Carrier Frequency, Bandwidth, Chirp Duration, Sampling Time, Sensing Cycle Duration – so dass das gleiche „Interferenz“ Signal auf jedem Radar anders erscheinen mag.

Daher ist der erste Step Detection: Identify the Alien Waveform, dann remove it ohne Target Echo zu korrumpieren. Während Textbook Algorithmen existieren, sind sie limitiert zu Low-Correlation Interferenzen und typically handle nur einen oder zwei Interferers.

ST Micros Duncan sagte: „Wenn wir wissen, wie der Chirp aussehen sollte, können wir Spurious Signals filtern. Chirp Signaturen einzuführen hilft auch.“ Er fügte hinzu: „Mehr Standardisierung auf transmitted Signals würde Counter-Measure Design greatly ease.“

Spüren wir bereits Radar Interferenz?

NHTSAs Simulations-Szenarien illustrieren erwartete Interferenz-Levels:

Auf einer Zwei-Spur Highway können Random Carrier Frequencies Interferenz Power bis zu 40 dB über der Echo Power eines typischen Reference Targets verursachen.
Blind-Spot Radare facing Rearward können Interferenz von Forward AEB Radaren bis zu 50 dB größer als ihre eigenen Target Echoes erfahren.

Trotz dieser Predictions bleibt Real-World Evidence scarce. „Wir haben nie Radar-zu-Radar Interferenz auf öffentlichen Straßen beobachtet“, sagte Magney von VSI Labs. „Wir vermuten Exposure existiert wegen des Mix aus Short- und Long-Range Radaren, aber es hat sich in Field Tests nicht manifestiert.“

Teslas kürzliche Ankündigung, Radar aus seinen Fahrzeugen zu eliminieren, umgeht das Issue für diese Brand, aber andere OEMs, Tier-1s und Supplier continue to rely on Radar für seine Weather-Resilience und Cost Effectiveness.

„Radar bleibt einer der kosteneffektivsten ADAS Sensoren, und seine Penetration wird dramatisch über die kommenden Jahre wachsen“, betonte Magney.

>> Dieser Artikel wurde ursprünglich auf unserer Schwesterseite EE Times veröffentlicht.

Radar-Interferenz bedroht Automotive Safety: Industrie fordert Kollaboration

Die Industrie wurde seit einem Jahrzehnt gewarnt

Kollaboration oder Regulation?

Free-for-All Dynamik

Spüren wir bereits Radar Interferenz?

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