4D成像毫米波雷達駕到，L2、L3級自動駕駛将迎發展良機

 轉載自集微網

4D成像雷達興起之後，毫米波雷達又重新進入自動駕駛感覺第一陣營，市面上也出現了毫米波雷達将成為雷射雷達替代者的觀點。背後真相究竟如何？“從理論上說，4D成像雷達存在取代雷射雷達的可能。”行業人士向集微網如是表示。

多一個次元，毫米波雷達打破瓶頸桎梏

毫米波雷達、雷射雷達、攝像頭被稱為自動駕駛的“三駕馬車”，三種技術各有優缺點，相輔相成共同引領自動駕駛向前發展。其中雷射雷達因其分辨率高、測距精度高、方向性強、響應時間快，已經成為進階自動駕駛主傳感器；光學成像也因其良好的人/車/物的分析與識别效果，得到以特斯拉為代表的一批主機廠的青睐。

不過，後兩種方案都存在較為緻命的缺點，在雨雪霧霾等惡劣天氣下存在較大失效可能性，光學成像在夜間、強光等環境下的性能也會大受影響。而這恰恰是毫米波雷達的長項，其波長為1～10毫米，大氣衰減小、對煙霧灰塵具有更好的穿透性，支援全天候工作。

在車載領域，毫米波雷達工作頻率主要有近距離探測（SRR）24GHz和中遠距離探測（LRR）77GHz兩種頻段，具有同時探測距離、水準角度及速度的優勢，在自适應巡航控制（ACC）、前向防撞報警（FCW）、盲點檢測（BSD）、輔助停車（PA）、輔助變道（LCA）等輔助自動駕駛應用中得到廣泛應用。

不過，毫米波雷達自身也存在某些缺陷，影響了其性能發揮。顯而易見的是，由于角度分辨率不高，目前的3D毫米波雷達對目标的檢測隻局限于零散的一些反射點，而無法對目标的輪廓進行成象，是以對一些弱反射目标的檢測，會存在漏檢測或誤檢測的情況。對自動駕駛而言，這些缺陷存在較大安全隐患。

近年來發生了多起自動駕駛車輛傷人事件，如Uber、特斯拉等都有過類似遭遇，業内人士分析認為，單純依靠某種傳感器，都無法真正實作全場景下的自動駕駛，其安全備援性也不夠好，導緻了多起事故的發生，這也讓業界更加堅定了多傳感器融合方案路線。

其中，分辨率更高的雷射雷達被自動駕駛賦予了重任。隻是，雷射雷達目前規模化量産難，仍處于多種技術路線互相搏擊的程序中，方案尚未成熟，且價格高昂，這讓雷射雷達“上車”困難。業内，包括特斯拉等以自動駕駛為賣點的主機廠，主動放棄雷射雷達方案，高成本是重要原因。

自動駕駛“三駕馬車”優劣勢比較（根據公開資料整理）

在比較雷射雷達和毫米波雷達方案後發現，無論是探測距離、抗幹擾能力，還是裝車成本，毫米波雷達都要好于雷射雷達，如果毫米波雷達具備雷射雷達高角分辨率的性能，那麼毫米波雷達無疑将成為自動駕駛的首選感覺裝備。

事實上，行業早就在着手研發彌補毫米波雷達短闆的方案，2018年底，德州儀器提出4D成像毫米波雷達概念，并推出了相關方案。根據設計，4D成像毫米波雷達除了支援探測距離、水準角度及速度三個參數外，還增加了高度資訊，同時追求高分辨率，要求做到對人、機動車、非機動車的目标檢測。

2020年年中，德國大陸集團在上遊晶片方案提供商的支援下，成功推出了全球首款4D成像毫米波雷達——ARS540；随後又推出ARS548款式産品，該雷達提供有12個發射通道和16個接收通道，擁有28個實體通道和192個虛拟通道，通過在硬體上增加收發通道數量，擴大天線孔徑的同時，通過RDI (Radar Detection Image雷達原始點雲)可以為每個目标提供高分辨率的水準方位角和俯仰角兩個次元的角度資訊，滿足高分辨率需求，實作目标探測距離達300米。

今年上海車展期間，立志成為智能汽車時代一級供應商的華為，也釋出了旗下4D成像毫米波雷達，據了解，該産品配置了12個發射通道和24個接收通道，整體具備了288個虛拟通道，比正常毫米波3發4收的天線配置整整提升了24倍，成為短期可量産的最大天線配置成像雷達。

加速L2、L3級自動駕駛普及或是真相

4D成像毫米波雷達的出現，解決了角分辨率低、對人體檢測難等問題，具備雷射雷達的部分優勢性能，以華為4D成像毫米波雷達為例，該款産品将水準視場角從90°提升到了120°，垂直視場角從18°提升到了30°，覆寫範圍超過了大部分雷射雷達，還具備雷射雷達所不具備的全天候場景适應及同時測速功能，集傳統毫米波雷達與雷射雷達優勢于一身。

更值得稱贊的是，毫米波較長的波長，還具備繞障能力——非視距感覺，該功能具備一定的多徑傳播現象，能通過前方車底感覺視距之外的車輛及物體，支援檢測被前方車輛遮擋住的1-2台車的位置與速度，這是雷射雷達、攝像頭所不具備的功能。

鑒于此，有觀點認為，4D成像毫米波雷達已經具備甚至超越低線束雷射雷達的潛力，自動駕駛可不再需要成本高昂的雷射雷達了，完全可交由4D成像毫米波雷達來實作；甚至打出了2021年為4D成像毫米波雷達元年的口号。

那麼，4D成像毫米波雷達能否替代雷射雷達上車，并實作自動駕駛功能？“從理論上說，是存在這樣的可能的，當4D成像毫米波雷達的實作效果與雷射雷達的效果基本一緻的時候，毫米波雷達的優勢會更為凸顯。”某雷射雷達行業人士表示。

該人士同時認為，無論何種雷達技術，價格和量産仍是決定誰能上車的主因。相比雷射雷達，4D成像毫米波雷達具備價格優勢，而目前的自動駕駛主要是進行自動跟車、并線輔助等功能，4D成像毫米波雷達完全具備取代雷射雷達的能力；但在全球晶片短缺以及地緣政治影響下，國内仍面臨着量産難問題。

承泰科技産品總監張問海進一步介紹道：“4D成像毫米波雷達具有更高的備援性，與視覺融合實作的自動駕駛效果，可等效于8線及以下的雷射雷達效果。在一定程度的自動駕駛應用中，是可以取代雷射雷達的。不過，4D成像毫米波雷達尚處于發展初期，是行業未來的研究方向，在更進階别自動駕駛領域的應用，若要取代雷射雷達，還有待在技術進一步發展。”

而在輔助駕駛領域，4D成像毫米波雷達價格接近于傳統毫米波雷達，這讓低線束雷射雷達的優勢無法凸顯出來，“從自動駕駛角度看，4D成像毫米波雷達的高成本效益能更好實作感覺備援以及與攝像系統融合，取代低線束雷射雷達加速普及L2、L3級自動駕駛應用。”另一位知情人士表示。

涉及自動駕駛驗證階段，行業其實更注重的是安全、可靠性，而不是考慮能否替代。如上業内人士表示：“無論使用何種技術方案，需要攻克的技術難點其實是一樣的，從穩重角度考慮，行業對選擇未來方案會比較謹慎，在更進階别駕駛應用中，主機廠不會輕易地放棄雷射雷達技術，而是選擇多傳感器融合。”

事實上，目前基于4D成像毫米波雷達的自動駕駛方案，仍是選擇多傳感器融合方案。華為認為，4D成像毫米波雷達将成為自動駕駛下一個必備武器，不過仍需和高線束雷射雷達、高清攝像頭融合，推進進階自動駕駛的實作。

需要指出的是，4D成像毫米波雷達所需要的處理晶片，本土企業嚴重依賴英飛淩、德州儀器、意法半導體、亞德諾半導體等少數幾家企業，某業内人士向筆者透露，華為目前仍不具備4D成像毫米波雷達晶片的研發及生産能力，其産品所用的晶片大機率為德州儀器所供應，“在地緣政治背景下，華為4D成像毫米波雷達的供貨穩定性還是受到一定影響的。