博世首次展示4D成像雷达等技术成果
- 来源：TechWeb
- 2021/10/18 8:58:18
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2021年10月15日，博世在上海举办博世汽车与智能交通技术创新体验日。作为全球前沿的汽车与智能交通技术供应商，博世带来了丰富的产品并展现了其在智能汽车、电动出行、自动驾驶等领域的技术积累。
其中，智能化方面首次展出了博世第五代毫米波雷达至尊版(4D成像雷达)，同时博世驾驶辅助升级版功能和已量产的智能座舱域控制器也集体亮相；电动化方面则主要展示了博世首款三合一电桥、燃料电池模块等核心部件。传统“技艺”方面：博世带来了可以支持更高阶驾驶辅助的电液混合助力转向系统，同时，出现在体验日赛道上还有基于智能集成制动系统IPB开发的本土创新功能舒适制动，它将给你带来“老司机”般的体验感。
乘用车部分
作为迈向自动驾驶的基石，高级驾驶辅助功能是现阶段的重中之重。无论是驾驶辅助，还是自动驾驶，作为复杂的系统，它包含感知、决策和执行三大技术环节。针对这三个方面，博世对自己的产品进行了全面升级，并在此次体验日上带来了全新换代升级的产品及功能，这些产品及功能皆为博世在中国市场的首发。
1）博世驾驶辅助升级版
整套系统包含1个博世第五代前雷达、4个博世第五代角雷达、1个博世第三代多功能摄像头、1个辅助驾驶域控制器、驾驶员监控系统以及高精度地图。这套系统可以实现在高速公路上，端到端的辅助驾驶体验。(行业也称其为“自动导航辅助驾驶功能”)
相比博世驾驶辅助基础版与增强版，升级版在自动跟车、自动巡航以及自动变道等功能的基础上，进一步拓展了高速公路辅助驾驶的应用场景，配合驾驶员监控系统与高精度地图提供的信息，让高速行车更安全、更舒适。
2）博世针对电动两轮车的自动紧急制动
自动紧急制动，是基于环境感知传感器感知前方可能与车辆、行人或其他交通参与者所发生的碰撞风险，并通过系统自动触发执行机构实施制动，以避免碰撞或减轻碰撞程度的主动安全功能。
相比路面上的车辆，电动两轮车的动作灵活性更大，同时体积较小，形状复杂，因此对于系统的运算性能和传感器的探测识别能力有更高要求。系统既不能发生误判突然刹车，也不能“视而不见”，其难度会更大。博世针对两轮电动车的信息对产品进行了升级，通过前毫米波雷达和前视摄像头的数据融合，实现了专门针对两轮电动车的自动紧急制动。
3）博世第五代毫米波雷达至尊版（4D成像雷达）
实现驾驶辅助，首先需要“看”和“听”来感知汽车周围的环境。感知系统在驾驶辅助中起着决定性的作用，大量道路信息需要由传感器感知得到。博世此次带来了全新的毫米波雷达产品——博世第五代雷达至尊版，即4D成像雷达。
4D成像雷达与传统毫米波雷达比较主要区别是增加了高度探测，对于物体和人的探测更准确、更迅速，点云数量会更多。同时具备更高的鲁棒性，能够更好地满足舒适、安全以及自动化的驾乘体验。
博世第五代毫米波雷达至尊版采用76-77GHz频段，最远探测距离高达302米，水平视场角可达120度，垂直视场角可达24度。
其核心特点如下：
通过单帧测量数据可在远距离情况下准确测量目标的位置、相对速度以及运动方向；
对于弱势道路交通使用者(如行人、骑行人等)与潜在路障(如轮胎、拖车等)能够进行直接地测量其高度并更好地进行目标分类识别；
适用于NCAP功能(各种自动紧急制动AEB功能以及最高时速达250km/h的自适应巡航控制ACC等功能)
可用于复杂的部分以及高度自动驾驶场景(如交通拥堵等)下提升了系统的舒适性与安全性。
4）博世遥控泊车辅助+3D环视功能+行车记录仪功能
根据中国汽车流通协会报告显示，全景影像是消费者十分关注的安全功能之一，对于新手司机尤为重要。博世此次带来了全新的3D环视功能，低速泊车过程中，3D环视使用4个近距离摄像头捕捉车辆周边视野，将多个图像画面进行拼接，使虚拟图像与即时影像在显示屏上结合显示，提供更加有效视角，避免碰撞风险。
自动泊车方面则推出了全新的遥控泊车辅助系统。该系统目前都是用的蓝牙控制，通讯方式主要由主机厂定义，博世和主机厂定义好蓝牙模块与博世控制器之间的通讯协议与接口，蓝牙模块与手机APP之间通讯由主机厂负责。
博世行车记录仪功能为驾驶和泊车过程中出现的事故提供有效判断依据。
5）博世家庭区域泊车辅助
该系统可在博世遥控泊车辅助功能的硬件平台(12枚博世超声波传感器系统与具备4枚近距离摄像头的环视摄像头系统进行数据融合)上，复用驾驶辅助功能的4个角雷达，在不额外增加硬件传感器的基础上，通过软件升级实现记忆泊车功能。整个功能使用方便，只需被教授一次泊入所需停车位的确切路径，系统将能完全自动地重复泊车。不过需要注意，驾驶员需要对整个泊车过程负责，并与车辆保持在6米范围之内。整个辅助系统的显著特点是帮助减少家庭区域狭小车库内低速行驶时的刮蹭。
6）博世智能座舱解决方案
软件在定义车辆的功能与体验方面扮演着关键角色，它让汽车变得更加智能，因此使驾乘者受益。座舱作为人机交互的起点，如何轻松地化繁为简，博世于本次体验日带来了全新的智能座舱解决方案：博世智能座舱域控制器与博世驾乘人员监控系统。
博世智能座舱域控制器
搭载全球前沿的高通8155芯片平台，博世智能座舱域控制器将以往独立的信息娱乐和仪表域的计算功能，集成到一个功能强大的电子控制单元中，高度灵活、模块化且具备可扩展性。其最多可支持8块物理显示屏和12枚摄像头的系统需求，是当前智能座舱的理想运算平台。
博世驾乘人员监控系统
博世驾乘人员监控系统内部搭载了一颗230万像素的RGB-IR摄像头，可以实现主副驾以及后排乘客的检测。通过捕捉车内乘客的眼睑运动、视线方向等关键点，系统可以在行驶时监测驾驶员是否疲劳，并根据相应程度进行干预；同时也支持手势识别等功能，提升驾乘乐趣。
7）舒适制动
新手司机在开始时，可能会控制不好刹车力度，“深一脚、浅一脚”的驾驶方式不仅影响舒适性，也增加了追尾的风险。为此，博世带来了基于智能集成制动IPB系统开发的舒适制动功能。这套方案系统高度集成，可以为混合动力或是新能源车型提供更高效，动态响应更好的制动效果。
相对于制动力度和踏板行驶已经预想设定好的传统制动系统，博世智能集成制动IPB系统取消了真空助力器，制动助力由内部电机完成。当制动踏板位置传感器感知到踏板位移后会把信号传递给控制单元，控制单元经过计算，对助力电机发送执行信号，最终助力电机作用于制动总泵并提供额外扭矩，从而实现助力的效果。这样IPB就能更精确的控制压力，工程师也能实现不同的踏板感和制动特性的调校。在此技术上，工程师可以利用精确控制制动压力的方式，消除减速度冲击力，从而使刹车过程变得平滑，最终得到类似“老司机”的刹车体验。
8）博世集成式车辆动态控制IVC
从ABS到TCS(牵引力控制)再到如今的ESP®，博世在车辆动态控制上的研究可谓是积累深厚。在此次体验日上，博世又带来了一项车辆动态控制技术：集成式动态车辆控制(以下简称IVC)。
这项技术从2009年开始研发，是博世的专利。其最早被搭载在AMG SLS Electric Drive上，之后兰博基尼、阿斯顿马丁等豪华车制造商也将其匹配到旗下的车型中。
此次国内的首秀来自于华人运通的HiPhi。IVC系统主要控制这台车的制动与后轮转向。车辆低速时反向转向，缩短转弯半径；车辆高速时同向转向，提升车辆的稳定性。
IVC之所以能实现以上功能，在于其独特的工作逻辑。目前市场上标准的车辆回馈式控制，不同执行器或控制器之间需要单独交流，收到上层控制器回复之后再到下一级执行，所以车辆表现与驾驶员请求会有延迟。IVC使用的是前馈式控制逻辑，基于车辆模型的设计，控制器会统一对所有执行器发出指令，执行器无需等待控制器的进一步的反馈便可执行，这样带来的好处是整车表现反应更迅速，同时工作更统一。
正所谓“润物细无声”，IVC通过前馈式控制逻辑，根据驾驶员操作来预测车辆的行为，以此启动相应的控制器，从而带来更好的弯道性能和牵引力控制体验，让车辆拥有更高的稳定性和操控可靠性，最终在保障安全可靠性的基础上让驾驶者得到最大的驾驶乐趣，适用于主机厂定制化的工程开发需求。
9）三合一电桥
根据中汽协的数据显示，2020年中国汽车市场新能源汽车产销分别完成136.6万辆和136.7万辆，同比增长7.5%和10.9%。其中纯电动车型和混动车型产销同比增长，销量的提升必然会带来电气化产品的需求提升。本次体验日，博世在电气化方面的重磅产品是三合一电桥。
此三合一电桥针对中国市场研发，其驱动电机、控制器以及减速器全部集成在一起，以此形成紧凑的布局，该电桥的最大输出功率为80KW～200KW，峰值扭矩2000Nm～5000Nm，效率超过93%。
智能化方面，博世的三合一电桥集成电子驻车系统，其控制部分集成在电机控制器中，执行机构集成在变速箱中，使用时可以进行选配。同时还具备CAN FD及高速CAN通讯，满足不同的CAN电气架构需求。
除此之外，针对高速电机常见的NVH (Noise噪声,Vibration振动,Harshness声振粗糙度)问题也进行了特别优化。在设计开发之初，从系统层面进行NVH设计仿真和优化，并通过谐波注入等软件手段控制噪音，保证电桥在整个转速范围内均具有优异的NVH特性。
安全方面进行了极端工况测试(碰撞、低压供电丢失等)，其结果稳定，可以处以要求的安全模式，究其原因在于完善的功能安全开发体系。三合一电桥通过软硬件功能的配合，采用芯片监控、紧急供电等设计手段。同时产品使用三层功能安全架构，最高可支持ISO26262 ASIL D安全等级要求。
商用车部分
氢能被誉为“21世纪的终极能源”。博世非常重视氢能市场的发展，预计2021-2024年间将在氢动力领域投资超过10亿欧元。2021年3月，博世首个在德国以外的氢燃料电池中心在无锡正式投入使用，集前瞻研究、工程开发、小批量产品产业化能力为一体，并具备从关键零部件到全系统的测试能力。与此同时，博世与中国前沿的商用车制造商庆铃汽车(集团)有限公司在今年3月正式合资成立了博世氢动力系统(重庆)有限公司。8月，首批搭载博世氢动力模块商用车已经在重庆宣布交付。
另外，中国在2019年发布了针对商用车自动紧急系统的性能要求和相关法规，并开始对商用车(中、重型卡车及大巴)强制安装自动紧急制动、碰撞预警等相关驾驶辅助功能。博世在商用车领域的研发和积累历史悠久，其产品早已在欧洲大规模应用。本次体验日博世带来了在驾驶辅助方面新的研究成果：应用于重型商用车的高级驾驶辅助系统和电液混合助力转向系统。
1）燃料电池动力模块
氢燃料电池具有燃料加注时间短、续航里程高、零排放等优点。博世的燃料电池电动解决方案适用于多种车型及性能需求。博世提供紧凑、高效、可靠、易于集成的燃料电池系统解决方案，专为中重型商用车而设计。当前展品功率70千瓦(更高功率产品已在开发中)，功率密度高达0.4kw/kg，峰值效率高达60%。该动力模块采用了博世的前沿电堆、氢气供给模块、电子空压机以及系列传感器。
燃料电池电堆可为燃料电池电动汽车提供电能。该部件由一片片燃料电池堆叠而成。在这些串联排列于电堆内的每个电池中，连续供入的氢气和空气中的氧气之间发生电化学反应，并将由此产生的能量转化为电能。该反应仅产生水、电和热，不排放如颗粒物或氮氧化物这类的污染物。该燃料电池电堆功率密度高，其额定功率可根据使用案例调整，并可按电池数量扩展。
燃料电池控制单元是燃料电池系统运行的中央控制单元，从车辆控制单元中获取电力和热能需求以及系统当前的传感器数值。燃料电池控制单元控制、监控相连的系统部件(如氢气喷射阀、电子空气压缩机、氢气循环泵、传感器等)并提供所需电量。燃料电池控制单元开环和闭环控制软件结合了基于物理模型的功能。快速控制回路可实现现代电动汽车所需的燃料电池高动态运行。
2）博世用于重型商用车的高级驾驶辅助系统
博世的商用车高级驾驶辅助系统包含了从视觉到雷达一整套的硬件产品。视觉方面为第三代多功能摄像头，雷达包含第五代前雷达和角雷达。作为商用车产品，虽然从外形上看和乘用车毫米波雷达近似，但在使用寿命方面得到增强，可以满足商用车电磁兼容(EMC)和长使用寿命的需求。另外在软件方面也进行了优化，整个产品更适应商用车场景和车辆动态特性。这套系统可以实现自动紧急制动、自适应巡航、车道保持以及盲点监测等功能，可满足目前国标的要求。
第三代多功能摄像头(商用)：该摄像头带有集成控制单元，采用可靠的硬件设计，水平视场角达100度，分辨率高达260万像素。除了具备支持识别车辆、行人、骑自行车人、道路标识、对向车灯等目标的经典算法外，该摄像头还将博世自主开发的深度神经网络与深度信息还原等人工智能算法集成到其片上系统。结合经典算法与人工智能的多路径算法，支持全面理解各种场景，满足法规对于重型商用车的要求。
第五代毫米波雷达(商用)：该雷达传感器使用紧凑型设计，重量更轻、能耗更低。全新的线性调频序列技术支持准确、迅速且可靠的物体与行人探测，有效支持复杂交通状况下的驾驶辅助功能，如自动紧急制动、盲区监测、驶离提示系统等，满足法规对于重型商用车的要求。全新一代雷达传感器为重型商用车提供更优的安全、舒适体验。
3）电液混合助力转向系统
重型商用车在转向时需要克服的转动阻力力矩很大，普通的机械转向系统难以满足要求。因此一般会使用液压助力转向系统，系统可以将发动机输出的机械能转换为液压能，在驾驶员控制下帮助其转向。
博世在此技术上继续进行升级，利用电机代替发动机来驱动液压泵，构成电液转向系统(商用车Servotwin®电液助力转向系统)。此系统可以提高转向精度，针对车速和路况对转向助力进行精确控制，提高操控舒适性。此外，基于辅助及无人驾驶硬件的需要，电液转向机能够实现与整车的通信，实现辅助驾驶功能。
(原标题：博世首次展示4D成像雷达等技术成果)
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