2021年注定是自動駕駛的高光之年，政策的落地,、資本的青睞、企業(yè)的加碼,，無一不推動著這個行業(yè)快速發(fā)展。而今,，2021年已結(jié)束,，我們也迎來了2022年—一個被稱為自動駕駛的落地年。

　　當(dāng)前,，在自動駕駛領(lǐng)域,，車企們不是在推動L2及L2+級ADAS的普及就是在突圍L3的路上。隨著自動駕駛層級的升高,，對車用感知傳感器也帶來了全新的需求,。一般來說，自動駕駛系統(tǒng)中傳感器就像是眼睛,，讓車輛能夠豐富而更加精準(zhǔn)的感知真實(shí)環(huán)境,，而理想的完美傳感器需要符合全目標(biāo)，全覆蓋,，全工況和全天候的條件,。

　　為了向“完美傳感器”靠近，傳感器的技術(shù)一直在不斷加速迭代中,。其中,，攝像頭率先演進(jìn)，從2MP升級到8MP,；激光雷達(dá)也進(jìn)入了大爆發(fā)前夜,，搭載的汽車集中量產(chǎn)上市；那么,，同為自動駕駛?cè)椎?a class="innerlink" href="http://forexkbc.com/tags/毫米波雷達(dá)" target="_blank">毫米波雷達(dá)又將如何創(chuàng)新,？

　　毫米波雷達(dá)推成出新，邁向4D

　　從如今的技術(shù)來看,，要實(shí)現(xiàn)完全自動駕駛依然有所難度,，但是作為主動防護(hù)汽車駕駛安全的高級駕駛輔助系統(tǒng)（Advanced Driver Assistance Systems，簡稱ADAS）正在逐漸成熟和普及,，毫米波雷達(dá)就是汽車ADAS不可或缺的核心傳感器之一,。

　　在這個車企們追求高級別自動駕駛的時代，毫米波雷達(dá)市場滲透率也在逐漸攀升,。Yole Développement數(shù)據(jù)顯示,，全球毫米波雷達(dá)市場規(guī)模預(yù)計(jì)將由2019年的205億美元增長至2025年的280 億美元，年復(fù)合增長率為5%,；其中,，車載毫米波雷達(dá)市場規(guī)模預(yù)計(jì)將由2019年的55億美元增長至 2025年的105億美元，年復(fù)合增長率達(dá)到11 %,。

　　從20世紀(jì)60年代至今,，經(jīng)歷了幾十年的發(fā)展，傳統(tǒng)的毫米波雷達(dá)毫無疑問已經(jīng)是一項(xiàng)十分成熟的技術(shù),，然而過于成熟的技術(shù)卻限制了它的突破性創(chuàng)新,，且在一定程度上固化了其市場格局，這也是毫米波雷達(dá)話題性不如激光雷達(dá)的原因之一,。激光雷達(dá)作為一項(xiàng)新興技術(shù),，無法預(yù)知的未來也正是它的魅力所在,，蘊(yùn)藏著無限可能。

　　此外,，相比激光雷達(dá)的高探測精度以及較強(qiáng)的3D環(huán)境感知能力,，毫米波雷達(dá)在面向L3及以上級別的自動駕駛功能中的短板也十分明顯。傳統(tǒng)毫米波雷達(dá)還停留在距離和方位的2D平面感知,，缺少高度這個維度的感知,，并且存在無法高密度點(diǎn)云成像，不能有效地解析目標(biāo)的輪廓與類別,、水平角分辨率低,、難以檢測橫穿目標(biāo)以及難以檢測靜止目標(biāo)等技術(shù)局限。

　　具體來說,，由于傳統(tǒng)車載毫米波雷達(dá)的天線只在二維方向上排列,，使得其只可測量水平坐標(biāo) （X，Y）,，同時依靠多普勒效應(yīng)可以測量物體的速度信息,，最終只可輸出（X，Y,，V）三個指標(biāo),。

　　從X軸看，傳統(tǒng)毫米波雷達(dá)橫向分辨率低,，也就是上述說到的水平角分辨率低,。橫向分辨率是指左右兩個掃描的激光點(diǎn)形成的夾角，夾角度數(shù)越小,，橫向分辨率越高,，和激光雷達(dá)相比，毫米波雷達(dá)的橫向分辨率不具備優(yōu)勢,。

　　而從Y軸看,，傳統(tǒng)毫米波雷達(dá)則在測高能力上有所欠缺。由于不具備測高能力,，傳統(tǒng)毫米波雷達(dá)難以判斷前方靜止物體是在地面還是在空中,，井蓋、減速帶等“地面低小障礙物”以及交通標(biāo)識牌,、龍門架,、立交橋等“空中障礙物”， 在它的“眼”里都是在地面這一平面上,，在這種情況下,，如果不把他們反射的信號全部過濾掉，毫米波雷達(dá)無疑就會發(fā)出前方有障礙的錯誤預(yù)警，造成“幽靈剎車”,。然而,，當(dāng)橋梁、路牌下有靜止的車輛,、三角錐桶等“路面上較大障礙物”,，毫米波雷達(dá)也會因?yàn)檎`判導(dǎo)致交通事故發(fā)生。

　　特斯拉在2016年時發(fā)生的那場自動駕駛車禍,，起因就是因?yàn)樘厮估瓟z像頭感知失效，無法識別出前方停下的貨車,，而毫米波雷達(dá)作為備用傳感器,，本應(yīng)該識別出前方障礙物發(fā)出預(yù)警，只可惜事實(shí)并非如此,，最終造成慘劇的發(fā)生,。

　　因此，綜合來看,，毫米波雷達(dá)要想再次占據(jù)自動駕駛?cè)字械摹癈位”,，升級4D感知勢在必行，4D成像毫米波雷達(dá)也就此誕生,。

　　4D毫米波雷達(dá)：未來核心感知組件

　　4D毫米波雷達(dá)又被稱為“成像雷達(dá)”,，4D指的是range、velocity,、azimuth,、elevation。相較于傳統(tǒng)毫米波雷達(dá),，4D雷達(dá)通過增加發(fā)射,、接收通道的個數(shù)，可提供點(diǎn)云的功能,，進(jìn)而輸出X,，Y，H,，V（距離,、水平和垂直定位以及速度）四個指標(biāo)，也就是在3D的基礎(chǔ)上增加了“探測物體高度”第四個指標(biāo),，可以對靜態(tài)障礙物進(jìn)行分類以及不過濾靜態(tài)障礙物,，最大程度地避免誤剎車和漏剎車。

　　此外,，4D毫米波雷達(dá)的探測距離也有所提升,，傳統(tǒng)毫米波雷達(dá)FOV120度時的探測距離一般在200米以內(nèi)，但4D成像雷達(dá)在同樣視場角下，用于前向感知時,，探測距離可達(dá)500米,，而且雨雪霧塵全天候下，探測距離不受影響,，這也是4D毫米波雷達(dá)優(yōu)于激光雷達(dá)的重要方面,。

　　而“成像”又意味著4D毫米波雷達(dá)具備超高的分辨率，加上較寬的探測角度,，可以有效地解析目標(biāo)的輪廓,、類別、行為,，從而適應(yīng)更多復(fù)雜路況,，還能探測到較小的目標(biāo)，比如礦泉水瓶,、輪胎碎片等,。隨著數(shù)據(jù)點(diǎn)數(shù)量的增加，4D毫米波雷達(dá)還能“看穿”墻壁,、緊閉的門和其他固體物體,，確定被遮住的部分是否在移動，向哪個方向移動,，且可以提供檢測范圍超過300m的實(shí)時數(shù)據(jù),，大大提高了安全性能，這也是激光雷達(dá)所不具備的能力,。

　　圖片來源：中信證券

　　但是,，要真正做到4D高清成像并不是易事，傲酷CMO&亞太區(qū)總裁郄建軍曾指出,，要做到4D高清成像必須要解決以下幾個問題,，一是要有高度這一維度的準(zhǔn)確數(shù)據(jù)以實(shí)現(xiàn)立體成像；二是要能夠分辨開來距離的很近的車,、人等,，要求的角分辨率很高，要實(shí)現(xiàn)1度及以下角分辨率,；三是較強(qiáng)的抗干擾性,，尤其抗多徑干擾的能力，保證成像清晰不受影響,；四是要跟蹤分類,，通過雷達(dá)直接對大小車型、行人等進(jìn)行分類,。

　　中信證券報告顯示,，目前全球共有三種主流技術(shù),，可以實(shí)現(xiàn)4D毫米波雷達(dá)的點(diǎn)云功能。分別是基于現(xiàn)有的芯片（一般是英飛凌,、TI,、NXP的芯片），通過獨(dú)特的軟件算法和天線設(shè)計(jì),，在MIMO的基礎(chǔ)上做成高倍數(shù)虛擬MIMO,，以達(dá)到在原來物理天線數(shù)基礎(chǔ)上虛擬出十倍的天線數(shù)，進(jìn)而將角分辨率大幅降低,；通過將多發(fā)多收天線集中在一個芯片中,，通過研發(fā)芯片組來實(shí)現(xiàn)上述功能；通過使用超材料來解決上述問題,，但受限于上游超材料供應(yīng)鏈基礎(chǔ)較弱,，商業(yè)化仍有很長的時間要走。

　　總的來說,，4D毫米波雷達(dá)具備了可以實(shí)時障礙檢測、遠(yuǎn)距離探測,、路徑規(guī)劃,、物體高度分離、降低處理和服務(wù)器需求,、成本相比激光雷達(dá)較低（4D高精成像毫米波雷達(dá)進(jìn)入大規(guī)模量產(chǎn)后,，成本僅是激光雷達(dá)的1/10）等優(yōu)勢, 是毫米波雷達(dá)從傳統(tǒng)的輔助感知跨越成為未來核心感知組件的關(guān)鍵一步。

　　新老勢力爭先入局

　　自2020年德國大陸汽車推出全球第一個4D成像毫米波雷達(dá),，即ARS540之后,，4D成像毫米波雷達(dá)概念風(fēng)靡業(yè)界。目前,，主流的4D成像毫米波雷達(dá)芯片主要有英飛凌,、TI、NXP等,；博世等主流一線毫米波雷達(dá)供應(yīng)商也已經(jīng)完成4D成像雷達(dá)的亮相,；此外，華為等也加入了這場戰(zhàn)局,。

　　恩智浦S32R45芯片量產(chǎn),、S32R41發(fā)布

　　2022年1月7日，恩智浦宣布S32R45是業(yè)界首款專用16nm成像雷達(dá)處理器,，已經(jīng)投入量產(chǎn),，并將于2022年上半年開始首次用于客戶量產(chǎn)。

　　S32R45雷達(dá)處理器是恩智浦第6代汽車?yán)走_(dá)芯片組系列中的旗艦產(chǎn)品,，有助于實(shí)現(xiàn)更高級別自動駕駛,，支持L2+級到要求苛刻的L5級用例，同時還能夠滿足運(yùn)輸、交通管理和其他需要可靠的高分辨率感測的工業(yè)應(yīng)用需求,。

　　此外,，恩智浦還推出了新的雷達(dá)處理器S32R41，可將4D成像雷達(dá)的優(yōu)勢延伸到更多的汽車,。

　　恩智浦執(zhí)行副總裁兼射頻處理業(yè)務(wù)部總經(jīng)理Torsten Lehmann表示,，“恩智浦的新型成像雷達(dá)處理器可以生成高分辨率圖像，以增強(qiáng)目標(biāo)的檢測和分類,，從而改變了汽車感知周圍環(huán)境的方式,，這是提升道路安全，挽救生命的重要舉措,。擴(kuò)展后的S32R產(chǎn)品系列充分利用了我們在雷達(dá)處理,、超分辨率算法、高級MIMO波形方面的領(lǐng)先優(yōu)勢,，在快速發(fā)展的L2+級汽車領(lǐng)域發(fā)揮成像雷達(dá)的作用,。”

　　傲酷推出全球最高角分辨率的商用4D成像毫米波雷達(dá)

　　2021年3月,，傲酷（Oculii）推出世界上最高角分辨率的商用4D成像雷達(dá)：FALCON和EAGLE兩款雷達(dá)產(chǎn)品,。傲酷是一家基于軟件算法實(shí)現(xiàn)雷達(dá)4D成像的初創(chuàng)公司，已與吉利,、長城,、福瑞泰克、戴姆勒,、沃爾沃,、海拉、維寧爾,、松下等多家車企,、Tier1等自動駕駛公司展開深度合作。

　　據(jù)介紹,，EAGLE是全球最高角分辨率的商用4D成像雷達(dá),，可在120°水平 / 30°縱向的寬視場中提供0.5°水平 x 1°縱向的角分辨率，具備超遠(yuǎn)距離探測,，全天候感知,；超高空間分辨率和目標(biāo)檢測靈敏度；2芯片實(shí)現(xiàn)傳統(tǒng)8芯片的性能等優(yōu)勢,。

　　FALCON是世界上最小巧的4D成像雷達(dá),，以小于身份證大小的6cm x 6cm外殼尺寸提供高角分辨率性能，具備高角分辨率,，寬視場角,；低成本,，低功耗，小尺寸等優(yōu)勢,。

　　華為發(fā)布新一代高分辨率4D成像雷達(dá)

　　2021年4月,，華為在上海國際車展上首次發(fā)布高分辨率4D成像雷達(dá)。據(jù)介紹,，華為4D成像雷達(dá)采用12T24R大天線陣列（12個發(fā)射通道,，24接收通道），比常規(guī)毫米波雷達(dá)3T4R的天線配置,，整整提升了24倍,，比業(yè)界典型成像雷達(dá)多50%接收通道，這是當(dāng)時可量產(chǎn)的最大陣列成像雷達(dá),。

　　圖片來源：華為智能汽車解決方案

　　博世推出4D成像雷達(dá)

　　2021年10月,，博世在中國市場首次對外亮相第五代雷達(dá)至尊版，即4D成像雷達(dá),，采用76-77GHz頻段,，最遠(yuǎn)探測距離高達(dá)302米，水平視場角可達(dá)120度,，垂直視場角可達(dá)24度,。

　　安智杰4D毫米波成像雷達(dá)上線

　　2021年12月，安智杰新一代毫米波4D成像雷達(dá)上線,。該產(chǎn)品采用先進(jìn)的硅基CMOS射頻前端集成芯片及多種級聯(lián)模式，雷達(dá)信號與數(shù)據(jù)處理采用高速FPGA,，全自主定義的并行流水架構(gòu),，加高容量高速緩存，讓高計(jì)算帶寬,、容量與高存儲帶寬,、容量完美匹配，形成澎湃的運(yùn)算能力,；自主定義的UDP與MAC配合,，支持1000Base-T1的點(diǎn)云吞吐，同時支持多通道CAN-FD目標(biāo)集輸出,，在提升性價比的同時,，更有效的提高了雷達(dá)采集信號能力，目標(biāo)識別精準(zhǔn)能力,，可支撐高精度定位,、地圖重構(gòu)、路徑規(guī)劃功能,，充分滿足L3以上高階自動駕駛感知需求,。

　　圖片來源：安智杰

　　寫在最后

　　國內(nèi)有人預(yù)測,，4D成像雷達(dá)將從2022年開始小規(guī)模前裝導(dǎo)入，預(yù)計(jì)到2023年,，搭載量有望突破百萬,。在這最有機(jī)會實(shí)現(xiàn)“彎道超車”的突圍領(lǐng)域，無論是巨頭還是初創(chuàng)企業(yè)皆已下場加入戰(zhàn)局,，產(chǎn)業(yè)格局也已悄然改變,。隨著技術(shù)的更迭，原有的技術(shù)和市場壁壘正在被逐漸打破,，在可預(yù)見的未來,，4D成像雷達(dá)更是有望成為自動駕駛的核心部件。