毫米波雷達(dá)是使用天線發(fā)射毫米波（波長(zhǎng)1-10mm）,，通過處理回波測(cè)得汽車與探測(cè)目標(biāo)的相對(duì)距離,、速度、角度及運(yùn)動(dòng)方向等信息的傳感器。其全天候全天時(shí),、精確度較高、體積小、性價(jià)比高，在環(huán)境監(jiān)測(cè)傳感器中毫米波雷達(dá)是除車載攝像頭外另一主流方案,。

　　在應(yīng)用場(chǎng)景變得更嚴(yán)苛之后，毫米波雷達(dá)正朝著能更準(zhǔn)確描述車輛前后方場(chǎng)景的4D毫米波雷達(dá)前進(jìn),。

　　4D指的是在原有的距離,、方位、速度三個(gè)維度基礎(chǔ)上增加了高度信息,。相比傳統(tǒng)毫米波雷達(dá)僅能判斷出前方有障礙物,，4D毫米波雷達(dá)增加了縱向天線及處理器，可以接收更多信息返回點(diǎn),，并像激光雷達(dá)一樣呈點(diǎn)云圖，能呈現(xiàn)出更多細(xì)節(jié)信息,，探測(cè)出障礙物的形狀,，彌補(bǔ)了傳統(tǒng)雷達(dá)難以識(shí)別靜態(tài)障礙物的短板,。

　　相比攝像頭而言，4D毫米波雷達(dá)有更多的天線數(shù),，更高的角度分辨率,、速度分辨率和距離分辨率，可以在沒有激光雷達(dá)參與的情況下更有效地解析目標(biāo)的輪廓,、類別,、行為。

　　特斯拉增配4D毫米波雷達(dá),，能夠增加獲取障礙物距離信息,，以彌補(bǔ)攝像頭缺陷。值得注意的是,，4D毫米波雷達(dá)的點(diǎn)云數(shù)量大幅增加,，其算法比傳統(tǒng)毫米波雷達(dá)更為復(fù)雜，目前大部分車企并不具備這種算法能力,。有毫米波雷達(dá)廠商項(xiàng)目經(jīng)理曾表示：“在2022年~2023年量產(chǎn)的項(xiàng)目,，用的基本都是毫米波雷達(dá)做完數(shù)據(jù)處理之后的結(jié)果，大部分車廠還沒有能力將毫米波雷達(dá)的點(diǎn)云真正用起來(lái),?！?/p>

　　此外業(yè)內(nèi)有觀點(diǎn)認(rèn)為，對(duì)于特斯拉的傳感器配置和其他車廠要分開來(lái)看,，特斯拉核心依賴視覺感知+算法,，由于視覺方案對(duì)于一些corner case問題無(wú)法解決，因此需要增加一顆可以測(cè)距的4D毫米波雷達(dá),；對(duì)于其他車企而言,，本身自動(dòng)駕駛的基礎(chǔ)就是視覺算法+強(qiáng)感知，比較依賴于激光雷達(dá)的高精建模能力,，再新增配置一顆4D毫米波雷達(dá)并無(wú)必要性,。

　　目前，4D毫米波雷達(dá)市場(chǎng)的主要玩家包括大陸,、采埃孚,、博世、安波福等傳統(tǒng)Tier1廠商,，Waymo,、Mobileye、華為等自動(dòng)駕駛方案公司,，傲酷,、Arbe、幾何伙伴、楚航科技,、森思泰克等初創(chuàng)公司,。

　　4D毫米波雷達(dá)與激光雷達(dá)相比，受制于激光的物理特性,，激光雷達(dá)在雨雪,、沙塵等極端天氣環(huán)境下，工作可靠性會(huì)受到影響,。4D毫米波雷達(dá)能全天候全天時(shí)工作,，在暴雨、大雪,、漆黑及空氣污染等惡劣環(huán)境條件下也能提供高可靠性的探測(cè),。此外，4D雷達(dá)能夠“看穿”墻壁,、緊閉的門和其他固體物體,，這是激光雷達(dá)所不具備的能力。

　　特斯拉 HW4.0 硬件曝光

　　具體體現(xiàn)在：1）FSD芯片性能小幅提升,；2）顯存從LPDDR4大幅升級(jí)為GDDR6,；3）攝像頭接口數(shù)量提升33%，同時(shí)攝像頭分辨率提高,；4）新增以太網(wǎng)接口,，為4D激光雷達(dá)上車準(zhǔn)備。

　　計(jì)算芯片方面：FSD 芯片性能提升,，HW4.0 的2 顆 FSD芯片仍然沿用了上一代FSD 的ARM Cortex-A72 CPU內(nèi)核,，但數(shù)量從3.0的12個(gè)提升到4.0的20個(gè)，最大頻率2.35GHz,，默認(rèn)頻率1.37Ghz,，TRIP內(nèi)核數(shù)量從2個(gè)增加到3個(gè)，工作頻率提高到2.2GHz.CPU和GPU保持不變,，CPU依舊采用AMD Ryzen Zen+ V180F嵌入式處理器,，GPU采用基于AMD Radeon Navi 23 打造的 RDNA2。工藝制程極有可能采用 7nm 先進(jìn)制程,，整體提升了算力并降低功耗,。

　　存儲(chǔ)芯片方面，顯存規(guī)格和容量跨越式升級(jí),。以往因算力需求不高以及GDDR功耗過高等因素,，導(dǎo)致車廠普遍使用LPDDR系列芯片，特斯拉開創(chuàng)了在車載領(lǐng)域使用GDDR的先河,。GDDR6最高運(yùn)行頻率可達(dá)1750MHz,，最高傳輸速率約是12800MT/s，是HW3.0中所使用的LPDDR4的三倍。根據(jù)目前曝光的HW4.0拆解圖,，HW4.0共使用16顆GDDR6芯片,，總計(jì)容量為32GB，預(yù)估價(jià)值量約200-250美元,。而HW3.0則是使用8顆LPDDR4芯片，總計(jì)容量為16GB,，價(jià)值量約201美元,，成長(zhǎng)約十倍。

　　傳感器方面：HW4.0的智能駕駛模塊上有12個(gè)攝像頭接口（1個(gè)預(yù)留）,，相較HW3.0的9個(gè)攝像頭接口數(shù)量提升33%.據(jù)業(yè)內(nèi)人士推測(cè),，4.0 硬件或在 3.0 基礎(chǔ)上將前擋風(fēng)玻璃的三目攝像頭變成雙目攝像頭，但前視攝像頭由 120 萬(wàn)像素提升至500萬(wàn)像素,，同時(shí)新增2個(gè)側(cè)攝像頭和1個(gè)前攝像頭,，意味著HW4.0逐漸轉(zhuǎn)向TeslaVision純視覺路線，360度環(huán)視也有望實(shí)現(xiàn),。

　　接口方面：HW4.0 將以太網(wǎng)接口從 1 個(gè)升級(jí)到 2 個(gè),。新增加的以太網(wǎng)接口正是為定制的高分辨率毫米波雷達(dá)服務(wù)，代號(hào)Phoenix（或是4D毫米波雷達(dá)）,，傳統(tǒng)毫米波雷達(dá)用CAN或CAN-FD連接,，4D毫米波雷達(dá)信息量大，需要使用10OMbps以太網(wǎng),。

　　國(guó)內(nèi)市場(chǎng)方面,，4D毫米波雷達(dá)已搭載于飛凡R7、深藍(lán)SL03等量產(chǎn)車型,，產(chǎn)品有望加速滲透,。目前，威孚高科,、經(jīng)緯恒潤(rùn)正與4D毫米波雷達(dá)芯片供應(yīng)商Arbe緊密合作,，進(jìn)行產(chǎn)品研發(fā)，華域汽車的4D毫米波雷達(dá)已實(shí)現(xiàn)小批量供貨,，保隆科技的相關(guān)產(chǎn)品也已處于研發(fā)測(cè)試階段,。

　　從毫米波雷達(dá)到4D毫米波雷達(dá)

　　4D毫米波雷達(dá)的誕生還要從古老的多普勒效應(yīng)說起。

　　1842年,，奧地利物理學(xué)家多普勒發(fā)現(xiàn)了多普勒效應(yīng),。所謂多普勒效應(yīng)，是指波源和觀察者有相對(duì)運(yùn)動(dòng)時(shí),，觀察者接收到的頻率和波源發(fā)出的頻率并不相同,，兩者之間的差值叫做多普勒頻率。

　　多普勒效用公式表達(dá)如下。式中,，fr為觀察者觀測(cè)到的頻率,，f0為波源發(fā)出的頻率，v為波的傳播速度,，vr為觀察者的速度,，vs為波源的速度。當(dāng)觀察者或波源有向?qū)Ψ娇拷倪\(yùn)動(dòng)時(shí),，對(duì)應(yīng)分子分母取減號(hào),，反之取加號(hào)。

　　如果我們?cè)诓ㄔ吹奈恢梅胖靡粋€(gè)探測(cè)器接收反射回來(lái)的波,，通過檢測(cè)多普勒頻率,，就可以測(cè)得觀察者相對(duì)于光源的移動(dòng)速度。再根據(jù)波發(fā)出和接收的時(shí)間差,，基于TOF原理,，便可以計(jì)算出觀察者相對(duì)于光源的距離。

　　多普勒效應(yīng),，奠定了毫米波雷達(dá)這誕生的理論基礎(chǔ),。

　　發(fā)展簡(jiǎn)史

　　毫米波雷達(dá)的雛形出現(xiàn)在20世紀(jì)四十年代的第二次世界大戰(zhàn)中，英國(guó)通過部署對(duì)空雷達(dá)站,，有效抵御了德國(guó)空軍的一系列空襲行動(dòng),。二戰(zhàn)中的一戰(zhàn)成名，也讓其在二戰(zhàn)后迅速推廣普及到各個(gè)領(lǐng)域,。

　　毫米波雷達(dá)在汽車領(lǐng)域的應(yīng)用可以追溯到1973年,，德國(guó)AEG-Telefunken和BOSCH公司開始合作投資研究汽車防撞雷達(dá)技術(shù)，但由于技術(shù)和成本原因,，一直未能大規(guī)模商業(yè)化落地,。

　　20世紀(jì)80年代，歐洲在“歐洲高效安全交通系統(tǒng)計(jì)劃”指導(dǎo)下重新開啟了車載毫米波雷達(dá)的研制,。并在技術(shù)和成本均實(shí)現(xiàn)突破后,，迎來(lái)了汽車防撞雷達(dá)的廣泛應(yīng)用。

　　里程碑事件是在1999年,，奔馳在S級(jí)車上使用77GHz毫米波雷達(dá)實(shí)現(xiàn)了基本的自適應(yīng)巡航功能,，開啟了輔助駕駛時(shí)代，也迎來(lái)毫米波雷達(dá)在汽車領(lǐng)域的蓬勃發(fā)展,。

　　毫米波雷達(dá)剛剛出道的時(shí)候,，受制于芯片工藝等原因，一個(gè)雷達(dá)中需要配備七八顆射頻芯片才能保證基本的分辨率,。這導(dǎo)致當(dāng)時(shí)的毫米波雷達(dá)體積巨大,，成本巨高,，只在高端車型偶有應(yīng)用。機(jī)械式激光雷達(dá)誕生的初期,，各方面都像極了這位前輩,。

　　進(jìn)入到千禧年之后，伴隨著鍺硅半導(dǎo)體工藝的發(fā)展,，毫米波雷達(dá)集成度大幅提高,，成本大幅下探，在高端車型上的應(yīng)用也迎來(lái)了一次小爆發(fā),。這又像極了混合固態(tài)激光雷達(dá)當(dāng)前的局面,。

　　2017年，TI推出了基于CMOS工藝的毫米波雷達(dá)芯片,，一口氣將射頻芯片、數(shù)字處理芯片和微控制器三個(gè)模塊集成到一個(gè)SOC上,，既顯著降低毫米波雷達(dá)的成本,，又大幅拉低了毫米波雷達(dá)的開發(fā)難度。這又有點(diǎn)像我們期待的固態(tài)激光雷達(dá)的樣子,。

　　更驚為天人的是,，TI隨后將天線也集成在芯片里，推出了集成度更高的天線片上集成（AoP）芯片,，直接將毫米波雷達(dá)價(jià)格拉到了百元級(jí)別,，并提供了毫米波雷達(dá)開發(fā)傻瓜式工具鏈，國(guó)內(nèi)由此掀起了轟轟烈烈的毫米波雷達(dá)創(chuàng)業(yè)及國(guó)產(chǎn)化浪潮,。

　　工作原理

　　一,、使用頻段

　　毫米波雷達(dá)，從名字也可以猜測(cè)出,，這是一種工作在毫米波頻段的雷達(dá),。而毫米波是指波長(zhǎng)在1-10mm，頻率在30-200GHz的電磁波,，其傳播速度和光速近似相等,。這個(gè)頻段電磁波在探測(cè)能力、穿透能力,、抗干擾能力等方面實(shí)現(xiàn)了“中庸之道”,，完美契合車載領(lǐng)域。并助力毫米波雷達(dá)在車載傳感器領(lǐng)域贏得了“全天時(shí),、全天候”工作的美譽(yù),。

　　毫米波雷達(dá)主要使用24GHz，60GHz,，77GHz和79GHz四個(gè)頻段,。24GHz準(zhǔn)確來(lái)說屬于厘米波,，由于測(cè)量距離有限（60m左右），分辨率一般,，常被設(shè)計(jì)為角雷達(dá),，探測(cè)大視場(chǎng)角范圍的近距離障礙物。60GHz由于受大氣衰減影響特別大,，常被設(shè)計(jì)為生命體征檢測(cè)雷達(dá),，對(duì)車內(nèi)生命體征及人員姿勢(shì)進(jìn)行檢測(cè)。77GHz和79GHz由于測(cè)量距離較遠(yuǎn)（200m左右）,，常被設(shè)計(jì)為主雷達(dá),，作為前向長(zhǎng)距離感知的利器，這兩個(gè)頻段也是未來(lái)車載毫米波雷達(dá)領(lǐng)域的主流頻段,。

　　二,、基本組成

　　毫米波雷達(dá)核心組成部分包括收發(fā)天線（TX&RX），射頻單元（RF）,、模數(shù)轉(zhuǎn)換器 （ADC）,、數(shù)字信號(hào)處理器 （DSP）、微控制器 （MCU）等,。上文提到過,，毫米波雷達(dá)剛誕生那會(huì)，這些器件都是分立的,，后來(lái)通過CMOS工藝將RF,、ADC、DSP,、MCU等直接整到一顆SOC中（不同廠家SOC集成模塊數(shù)量略有差異）,。

　　今天我們隨便拆開一個(gè)普通毫米波雷達(dá)，除了索然無(wú)味的外殼,、接插件和固定裝置,，尚能引起一點(diǎn)興趣的就是那兩塊PCB板了（有的廠家集成到一塊PCB板上），如下3D爆炸圖所示,。

　?。▓D片中爆炸圖來(lái)源：http://www.iotnova.com/hmbld）

　　電源主板上面密密麻麻豎立著電感、電容,、二極管,、電源芯片等，主要負(fù)責(zé)系統(tǒng)電源管理,。各家一般還會(huì)在上面集成一顆安全控制器,，提供與整車通訊及安全相關(guān)功能。

　　雷達(dá)主板可以說是整個(gè)毫米波雷達(dá)的核心,，上面包括天線,、RF,、DSP和控制電路等。

　?。?）天線,。理論和實(shí)踐證明，當(dāng)天線的長(zhǎng)度為電磁波波長(zhǎng)的1/4時(shí),，天線的發(fā)射和接收轉(zhuǎn)換效率最高,。而毫米波的波長(zhǎng)只有幾個(gè)毫米，所以天線可以做得很小,。通過使用多根天線來(lái)構(gòu)成陣列天線,，還能夠?qū)崿F(xiàn)窄波束的目的，而窄波束意味著更高的方位角分辨率,。

　　目前毫米波雷達(dá)天線的主流方案是微帶陣列,，最常見的一種設(shè)計(jì)是在高頻PCB上集成“微帶貼片天線”，并將高頻PCB集成在雷達(dá)主板上,。下圖展示了一個(gè)雷達(dá)主板集成天線高頻PCB板的實(shí)物,，這是一個(gè)3發(fā)6收陣列天線。此種方案極大降低了毫米波雷達(dá)的成本和體積,。

　　（圖片來(lái)源：https://www.ti.com.cn/）

　?。?）RF,。RF負(fù)責(zé)信號(hào)調(diào)制、發(fā)射,、接收以及回波信號(hào)的解調(diào),，是毫米波雷達(dá)的核心射頻部分。目前主流的方案是通過MMIC（單片微波集成電路）技術(shù)將以上內(nèi)容集成,。MMIC是一種用半導(dǎo)體工藝在半導(dǎo)體襯底上制造出無(wú)源和有源元器件的技術(shù),。

　　在毫米波雷達(dá)領(lǐng)域，基于鍺硅工藝的MMIC集成的功能電路主要包括低噪聲放大器,、功率放大器,、混頻器、檢波器,、調(diào)制器,、壓控振蕩器、移相器,、開關(guān)等部件,。發(fā)射器、接收器和DSP均作為獨(dú)立單元,，這使得毫米波雷達(dá)設(shè)計(jì)過程復(fù)雜,，整體體積也較為龐大,。

　　隨著COMS工藝的發(fā)展， MMIC一方面變得更小,，另一方面也為其與DSP和MCU集成提供了工藝可行性,。TI在2016年底，推出基于CMOS工藝的高集成度77GHz毫米波雷達(dá)芯片AWR1642,，將前端MMIC,、DSP和MCU三個(gè)模塊集成在一個(gè)SOC上。顯著降低毫米波雷達(dá)成本的同時(shí),，還極大拉低了開發(fā)難度,。

　　（3）DSP,。DSP通過嵌入不同的信號(hào)處理算法,，提取從前端采集得到的中頻信號(hào)，獲得特定類型的目標(biāo)信息,。DSP是毫米波雷達(dá)穩(wěn)定性,、可靠性的核心。

　?。?）控制電路,。控制電路根據(jù)DSP輸出的目標(biāo)信息,，結(jié)合車身動(dòng)態(tài)信息進(jìn)行數(shù)據(jù)融合,，最終通過主處理器進(jìn)行決策處理。

　　三,、工作機(jī)制

　　根據(jù)輻射電磁波方式不同,，毫米波雷達(dá)主要分為脈沖波工作體制和連續(xù)波工作體制兩種類型。

　　脈沖波技術(shù)是指毫米波雷達(dá)在短時(shí)間內(nèi)發(fā)射具有高峰值功率的短脈沖,，基于多普勒頻率和TOF原理實(shí)現(xiàn)物體速度和距離測(cè)量,，基于并列接收天線收到同一目標(biāo)反射的脈沖波的相位差實(shí)現(xiàn)角度測(cè)量。由于功率高,，因此可以在大雜波背景下,，檢測(cè)出遠(yuǎn)距離小幅度移動(dòng)目標(biāo)。但是也帶來(lái)了高成本,、高體積,、高功耗的缺點(diǎn)。目前車載毫米波雷達(dá)領(lǐng)域很少有采此種方式,。

　　連續(xù)波技術(shù)又可以分為FSK（頻移鍵控,，可測(cè)單個(gè)目標(biāo)的距離和速度）、CW（恒頻連續(xù)波,，只用于測(cè)速不可用于測(cè)距）和FMCW（調(diào)頻連續(xù)波）等方式,。其中FMCW由于具有同時(shí)檢測(cè)多個(gè)目標(biāo),、分辨率較高、成本較低等優(yōu)點(diǎn),，因此成為連續(xù)波技術(shù)中的帶頭大哥,，也順利當(dāng)選所有工作方式中的武林盟主。

　　FMCW是一種頻率隨時(shí)間線性增加的Chirp波形,，其振幅相對(duì)于時(shí)間,、頻率相對(duì)于時(shí)間的波形如下圖所示。毫米波雷達(dá)內(nèi)部合成器負(fù)責(zé)Chirp信號(hào)的生成,，并以幀為單位,，均勻等時(shí)間間隔的通過發(fā)射天線發(fā)出一串Chirp信號(hào)。

　　在毫米波雷達(dá)接收天線收到發(fā)射回來(lái)的電磁波后,，會(huì)將回波信號(hào)與發(fā)射信號(hào)一同送入混頻器內(nèi)進(jìn)行混頻,。由于發(fā)射信號(hào)在遇到被測(cè)目標(biāo)并返回的這段時(shí)間內(nèi)，回波信號(hào)的頻率相較發(fā)射信號(hào)已經(jīng)發(fā)生了改變,。而混頻器的目的就是計(jì)算出發(fā)射信號(hào)與回波信號(hào)之間頻率差,，稱之為中頻信號(hào)。而這個(gè)中頻信號(hào)就包含了被測(cè)目標(biāo)的距離秘密,，后續(xù)再經(jīng)過濾波,、放大、模數(shù)轉(zhuǎn)換和測(cè)頻等處理后就可以獲得被測(cè)目標(biāo)的距離信息,。

　　對(duì)于速度測(cè)量,，由于被測(cè)目標(biāo)距離的不同，毫米波雷達(dá)接收到的回波信號(hào)相位也會(huì)不同,。通過對(duì)一幀中所有單個(gè)chirp信號(hào)進(jìn)行等間隔采樣，并將采樣點(diǎn)的數(shù)據(jù)進(jìn)行傅里葉變換,，然后利用相位差來(lái)測(cè)量被測(cè)目標(biāo)的速度,。

　　對(duì)于角度測(cè)量，利用多個(gè)接收天線接收同一個(gè)回波信號(hào),，并計(jì)算回波信號(hào)之間的相位差來(lái)實(shí)現(xiàn)角度測(cè)量,。

　　重生-3D變4D

　　毫米波雷達(dá)只能輸出距離、速度和角度信息,，也被稱為3D毫米波雷達(dá),。而這個(gè)距離D和角度θ是安裝雷達(dá)的自車在平面極坐標(biāo)系下的數(shù)據(jù)，如下圖所示,。通過將極坐標(biāo)系轉(zhuǎn)換為笛卡爾坐標(biāo)系,，我們可以獲得目標(biāo)車在x和y方向上離自車的距離。這個(gè)時(shí)候,，大家是不是發(fā)現(xiàn)少了一個(gè)維度z方向上的距離,。而這個(gè)也是3D毫米波雷達(dá)飽受詬病的缺點(diǎn)之一,。

　　這個(gè)缺點(diǎn)對(duì)移動(dòng)物體來(lái)說，還不算大問題,，畢竟在道路上探測(cè)到的移動(dòng)物體按常理推測(cè)應(yīng)該都是在道路上正常運(yùn)動(dòng)的物體,，這也是各廠商一貫的處理策略，從而規(guī)避了無(wú)法獲得高度這一缺陷,。但是對(duì)于低空飛行的鳥,，被飛吹起的輕質(zhì)物體（樹葉、塑料袋等）,，依舊存在誤識(shí)別的問題,，我想這個(gè)應(yīng)該也是3D毫米波雷達(dá)處理移動(dòng)物體時(shí)的Corner Case吧。

　　但是這個(gè)缺點(diǎn)對(duì)靜止物體來(lái)說,，就是致命的,。道路中間的井蓋，減速帶,，懸在半空中的各種標(biāo)識(shí)牌,，限高架，靜止的車輛等,，由于沒有高度信息,，通過3D毫米波雷達(dá)完全無(wú)法決策這些障礙物是否影響通行。針對(duì)靜止物體,，各家廠家簡(jiǎn)單粗暴,，要么直接忽略，要么極大降低置信度,。這也是Tesla前期幾起事故的原因之一：攝像頭沒有識(shí)別出傾倒的白色貨車車廂,，毫米波雷達(dá)識(shí)別到，但是結(jié)果在決策中置信度太低,，導(dǎo)致車輛沒有觸發(fā)自動(dòng)緊急自動(dòng)功能,。

　　4D毫米波雷達(dá)增加的最顯著特性就是可以精確探測(cè)俯仰角度，從而獲取被測(cè)目標(biāo)真實(shí)的高度數(shù)據(jù),，也就是目標(biāo)物體在笛卡爾坐標(biāo)系下z軸方向上的距離,。憑借這一特性，4D毫米波雷達(dá)可以“識(shí)別靜止物體”了,，最短的那塊木板補(bǔ)上了,。除此之外，4D毫米波雷達(dá)在分辨率上也獲得極大提高,。以Arbe Phoenix為例,，其水平和垂直分辨率分別為1°和2°，水平分辨率比普通3D毫米波雷達(dá)提升5~10倍。

　　得益于俯仰角測(cè)量能力的獲得,，其在垂直方向上也有了分辨率一說,，而Phoenix的2°垂直分辨率僅比普通16/32線機(jī)械式激光雷達(dá)的1°垂直分辨率小一倍。這讓4D毫米波雷達(dá)在掃描同一物體時(shí)可獲掃描的點(diǎn)的數(shù)量極大增加,，以至可以有低線束激光雷達(dá)的點(diǎn)云掃描效果,。

　　（1）俯仰角測(cè)量

　　角度測(cè)量原理中,，需要通過多個(gè)接收天線接收同一個(gè)回波信號(hào)來(lái)計(jì)算相位差從而實(shí)現(xiàn)方位角的測(cè)量,。而受制于成本和體積的限制，當(dāng)前毫米波雷達(dá)使用的是多是單片收發(fā)器,。而要想實(shí)現(xiàn)俯仰角的測(cè)量,，就必須增加虛擬通道的數(shù)量，最容易想到的方法就是將多個(gè)單片收發(fā)器級(jí)聯(lián),，這也是目前大部分4D毫米波雷達(dá)產(chǎn)品采用的方法,。毫米波雷達(dá)巨頭大陸推出的4D毫米波雷達(dá)ARS540采用的就是4片級(jí)聯(lián)的方案，將NXP的4片MMIC級(jí)聯(lián),，實(shí)現(xiàn)12發(fā)16收,，總計(jì)達(dá)192個(gè)虛擬通道。這比其經(jīng)典的3D毫米波雷達(dá)ARS408的3發(fā)6收18個(gè)虛擬通道方案,，虛擬通道總數(shù)上翻了10倍多,。

　　此種將硬件進(jìn)行直接堆疊的缺點(diǎn)也顯而易見，成本,、尺寸,、功耗會(huì)同步大幅增加，工藝復(fù)雜度的提升和大量天線之間的干擾問題,，再加上數(shù)據(jù)量大幅增加帶來(lái)的處理芯片性能要求的提高,，是廠商無(wú)法忽略的頭痛難題。

　　與硬件堆疊相對(duì)應(yīng)的是單純依靠AI算法增加虛擬通道數(shù),，而部分芯片巨頭已經(jīng)開始自主研發(fā)多通道陣列射頻芯片組,、雷達(dá)處理器芯片和基于人工智能的后處理軟件算法。集成化,、芯片化、定制算法,，這個(gè)聞起來(lái)有點(diǎn)技術(shù)革新的味道了,，可能也是4D毫米波雷達(dá)該有的終極樣子。

　?。?）分辨率提高

　　分辨率直接和虛擬通道的數(shù)量成正比,。

　　4D毫米波雷達(dá)的特點(diǎn)

　　現(xiàn)階段自動(dòng)駕駛技術(shù)中，主要用到的傳感器有攝像頭、激光雷達(dá)和毫米波雷達(dá),。攝像頭的光譜從可見光到紅外光譜,，是最接近人眼的傳感器，有豐富的語(yǔ)義信息,，在傳感器中具有不可替代的作用,，比如紅綠燈識(shí)別、交通標(biāo)識(shí)識(shí)別,，都離不開攝像頭的信息,。激光雷達(dá)器件較為成熟，905nm波段廣泛應(yīng)用,，能獲得豐富的場(chǎng)景立體空間信息,。從頻譜可以看到，激光在頻譜上和可見光較為接近,，因此和可見光有著相似的粒子特性,，容易受到惡劣天氣的影響。而毫米波雷達(dá)波長(zhǎng)為3.9mm附近,，是這幾種傳感器中波長(zhǎng)最長(zhǎng)的傳感器,，全天候性能最好，且具備速度探測(cè)優(yōu)勢(shì),。

　　攝像頭和激光雷達(dá)由于有較為豐富的信息,，前期的自動(dòng)駕駛感知研究主要集中這兩類傳感器，毫米波由于分辨率不足導(dǎo)致其在使用上存在局限性,。近年來(lái),，各大毫米波廠商在4D毫米波雷達(dá)上加大投入，在超寬帶和大天線陣列兩個(gè)方向上取得了一些進(jìn)展,，這使得4D毫米波的研究成為了自動(dòng)駕駛研究的熱點(diǎn)之一,。

　　4D毫米波雷達(dá)突破了傳統(tǒng)雷達(dá)的局限性

　　隨著毫米波芯片技術(shù)的發(fā)展，應(yīng)用于車載的毫米波雷達(dá)系統(tǒng)得到了大規(guī)模應(yīng)用,，然而傳統(tǒng)雷達(dá)系統(tǒng)面臨著以下缺陷：

　　當(dāng)有靜止車輛,，目標(biāo)信息容易和地雜波等摻雜在一起，識(shí)別難度較大,，而移動(dòng)車輛可以靠多普勒識(shí)別,。

　　當(dāng)有橫穿車輛和行人， 多普勒為零或很低,，難以檢測(cè),。

　　沒有高度信息，高處物體如橋粱路牌和地面的車輛一樣區(qū)分不開,，容易造成誤剎,，影響安全性。

　　角度分辨率低，當(dāng)兩個(gè)距離很近的物體,，其回波會(huì)被混在一起,，很難知道有幾個(gè)目標(biāo)。

　　用雷達(dá)散射截面積區(qū)分物體難：可以通過不同物體的雷達(dá)散射截面積的不同和不同幀之間的反射點(diǎn)的不同來(lái)區(qū)分路牌,、立交橋和車輛,，然而準(zhǔn)確率并不高。

　　最遠(yuǎn)探測(cè)距離不超過200 m,，探測(cè)距離范圍有限,。

　　而4D毫米波雷達(dá)技術(shù)突破了傳統(tǒng)車載雷達(dá)的局限性，可以以很高的分辨率同時(shí)探測(cè)目標(biāo)的距離,、速度,、水平方位和俯仰方位，使得：

　　最遠(yuǎn)探測(cè)距離大幅可達(dá)300多米,，比激光雷達(dá)和視覺傳感器都要遠(yuǎn)

　　4D毫米波雷達(dá)系統(tǒng)水平角度分辨率較高,，通常可以達(dá)到1 的角度分辨率,，可以區(qū)分 300m 處的兩輛近車

　　4D毫米波雷達(dá)系統(tǒng)可以測(cè)量俯仰角度,，可達(dá)到優(yōu)于2°的角度分辨率，可在 150m 處區(qū)分地物和立交橋,。

　　當(dāng)有橫穿車輛和行人,， 多普勒為零或很低時(shí)通過高精度的水平角和高精度的俯仰角可以有效識(shí)別目標(biāo)。

　　目標(biāo)點(diǎn)云更密集,，信息更豐富,，更適合與深度學(xué)習(xí)框架結(jié)合。

　　4D毫米波雷達(dá)的先驅(qū)者

　　為對(duì)4D成像雷達(dá)系統(tǒng)有更系統(tǒng)的認(rèn)識(shí),，近年來(lái)市面上幾種常見的成像雷達(dá)系統(tǒng)方案中,，包括TI公司、Arbe公司,、Uhnder公司,。

　　TI級(jí)聯(lián)方案---毫米波成像雷達(dá)系統(tǒng)的開辟者

　　在TI公司早期推出的毫米波雷達(dá)芯片AWR1243中通過發(fā)射FMCW信號(hào)來(lái)探測(cè)目標(biāo)的距離和速度，而使用時(shí)分波形的方式將三個(gè)發(fā)射和四個(gè)接收構(gòu)成的12個(gè)虛擬通道來(lái)探測(cè)角度,，然而受限于角度分辨率,，其獲取的目標(biāo)信息有效。而TI公司于19年推出了自己的毫米波雷達(dá)系統(tǒng)級(jí)聯(lián)方案,，通過將四個(gè)三發(fā)四收的單個(gè)MIMO芯片級(jí)聯(lián)方案可以構(gòu)成12發(fā)16收的MIMO雷達(dá)陣列,，此時(shí)雷達(dá)系統(tǒng)的虛擬通道數(shù)可從12提升到了192，該方法可以極大的提升了雷達(dá)系統(tǒng)的角度分辨率,。在圖1所使用的級(jí)聯(lián)雷達(dá)系統(tǒng)中水平角度分辨率可達(dá)到1.4°，俯仰角度分辨率可達(dá)到18°的效果。

　　目前國(guó)內(nèi)有不少?gòu)S商依托于TI成像雷達(dá)系統(tǒng)的級(jí)聯(lián)方案進(jìn)行系統(tǒng)改進(jìn),，以達(dá)到更好的角度分辨率,，級(jí)聯(lián)方案來(lái)搭建成像雷達(dá)系統(tǒng)已成為當(dāng)下的主流技術(shù)。

　　Arbe毫米波成像雷達(dá)系統(tǒng)---超大陣列和專用處理器方案

　　除了TI公司開發(fā)的級(jí)聯(lián)雷達(dá)系統(tǒng)方案,，以色列Arbe公司開發(fā)出了目前最大的48發(fā)48收級(jí)聯(lián)雷達(dá)系統(tǒng)方案,，其虛擬通道數(shù)可以達(dá)到驚人的2304，大大的提升了毫米波雷達(dá)系統(tǒng)的角度分辨率,，與此同時(shí)隨著虛擬通道數(shù)的增加,，傳統(tǒng)的處理器無(wú)法解決毫米波雷達(dá)系統(tǒng)信號(hào)處理和數(shù)據(jù)處理，Arbe公司也推出了自己的專用毫米波雷達(dá)處理器芯片,，使得毫米波雷達(dá)系統(tǒng)的集成度更高,，數(shù)據(jù)處理更加高效。圖2中為Arbe公司成像雷達(dá)系統(tǒng)實(shí)物圖,，從圖中可以看出該成像雷達(dá)系統(tǒng)采用口字型陣列來(lái)設(shè)計(jì)MIMO雷達(dá),，可同時(shí)在水平維度和俯仰維度探測(cè)目標(biāo)。圖3中為Arbe公司雷達(dá)專用處理器框圖,，從其展現(xiàn)的框圖中可以看出,，在該專用處理器中增加了其獨(dú)有的雷達(dá)信號(hào)處理硬件加速模塊，以更好的解決成像雷達(dá)系統(tǒng)中數(shù)據(jù)高吞吐量的問題,。

　　從Arbe的技術(shù)方案中可以看出,，超大規(guī)模的MIMO陣列將可能是一種技術(shù)趨勢(shì)，而在使用超大規(guī)模MIMO陣列后需要考慮產(chǎn)生的海量數(shù)據(jù)如何有效處理的問題,，因此專用的成像雷達(dá)系統(tǒng)硬件加速模塊是需要的,，關(guān)于這點(diǎn)國(guó)內(nèi)還比較空白。

　　Uhnder公司---PMCW雷達(dá)的領(lǐng)跑者

　　不同于傳統(tǒng)FMCW信號(hào)波形,，Uhnder公司采用的PMCW波形通過多天線同時(shí)發(fā)射正交相位編碼信號(hào)的方式來(lái)探測(cè)目標(biāo)的距離和速度,，該方案不僅可以探測(cè)更遠(yuǎn)距離，同時(shí)在有效探測(cè)目標(biāo)的同時(shí)可以有效的抗除雷達(dá)與雷達(dá)之間的相互干擾,。在19年的ISSCC論文[1]中Uhnder公司已經(jīng)發(fā)表了其相關(guān)研究成果,，在單科芯片中集成12發(fā)16收的雷達(dá)陣列。

　　總結(jié)以上公司的技術(shù)演進(jìn)路線,，我們可以發(fā)現(xiàn)在4D毫米波成像雷達(dá)系統(tǒng)存在以下亟需解決的技術(shù)難題：

　　1）,、成像雷達(dá)系統(tǒng)的陣列設(shè)計(jì)問題

　　在4D毫米波雷達(dá)系統(tǒng)中，通過MIMO使得系統(tǒng)虛擬通道數(shù)得到了極大提升,，因此如何設(shè)計(jì)陣列以達(dá)到高精度的角度分辨率成為其中的一個(gè)難題,。在已有的學(xué)術(shù)研究中將12個(gè)3發(fā)4收的MIMO芯片進(jìn)行級(jí)聯(lián)，構(gòu)成36發(fā)48收MIMO雷達(dá)系統(tǒng),，可達(dá)到1728個(gè)虛擬通道,。通過遺傳算法來(lái)設(shè)計(jì)稀疏陣列,，使得雷達(dá)孔徑更大，水平角分辨率可達(dá)到0.78°,，俯仰角分辨率可達(dá)到3.6°,。可以發(fā)現(xiàn)隨著天線數(shù)的增多,，在未來(lái)的成像雷達(dá)系統(tǒng)中,，其陣列排布和角度分辨率將會(huì)得到更一步的優(yōu)化和提升。

　　與傳統(tǒng)相控陣?yán)走_(dá)相比,，MIMO雷達(dá)的最大特點(diǎn)在于采用波形分集技術(shù),。波形相關(guān)系數(shù)是表示波形分集的重要參數(shù)，MIMO雷達(dá)的各天線發(fā)射正交信號(hào),，波形間的相關(guān)系數(shù)為0,，在空間形成低增益寬波束，接收端通過DBF合成多個(gè)接收波束,，實(shí)現(xiàn)覆蓋大空域的探測(cè),。對(duì)于MIMO正交波形設(shè)計(jì)，使用者希望設(shè)計(jì)的波形盡可能地具備高分辨率,、低旁瓣,、良好的正交性，目前常用的四種方法為時(shí)分復(fù)用（TDMA）,、頻分復(fù)用（FDMA）,、多普勒分集復(fù)用（DDMA）、碼分復(fù)用（CDMA）等,。表1中對(duì)各類正交波形做了總結(jié),，現(xiàn)有的雷達(dá)芯片中已經(jīng)可以支持交替發(fā)射TDMA、CDMA和DDMA波形,，因此如何復(fù)用波形以提升陣列使用效率成為設(shè)計(jì)者應(yīng)該思考的問題,。

　　3）、成像雷達(dá)抗干擾問題

　　隨著車輛使用毫米波雷達(dá)系統(tǒng)的增多,，雷達(dá)與雷達(dá)之間的干擾日益嚴(yán)重,，在相同的中心頻率內(nèi)使用線性調(diào)頻信號(hào)，很容易產(chǎn)生相互之間的干擾,，為此如何消除系統(tǒng)干擾成為待解決的難題,。

　　為此，不同的公司開發(fā)出不同的方案來(lái)解決該問題,。如圖7中所示,，為Arbe公司的波形設(shè)計(jì)專利中使用多個(gè)頻率跳動(dòng)的窄帶信號(hào)合成寬帶信號(hào)來(lái)規(guī)避雷達(dá)之間的相互干擾。當(dāng)然,，該方法的正確與否還有待研究與挖掘,。

　　4）,、毫米波雷達(dá)專用處理器問題

　　隨著毫米波雷達(dá)系統(tǒng)通道數(shù)的增多，傳統(tǒng)的處理器無(wú)法滿足毫米波雷達(dá)系統(tǒng)大吞吐量數(shù)據(jù)的需求,，因此迫切需要設(shè)計(jì)符合大陣列大吞吐量的雷達(dá)專用處理器芯片,，近年來(lái)除了arbe公司提出了自己的專用處理器方案外，也有像NXP這樣的老牌玩家在設(shè)計(jì)相關(guān)的雷達(dá)專用處理器模塊,。

　　4D毫米波雷達(dá)的深度學(xué)習(xí)

　　4D毫米波雷達(dá)相較于傳統(tǒng)的3D毫米波雷達(dá)有更豐富的信息，如何有效的將深度學(xué)習(xí)框架應(yīng)用到4D毫米波雷達(dá)中是自動(dòng)駕駛性能提升的關(guān)鍵技術(shù)之一,。從傳統(tǒng)3D毫米波雷達(dá)的信號(hào)處理流程中我們可以看到,，頻信號(hào)經(jīng)過ADC后接入毫米波預(yù)處理流程，經(jīng)過距離和速度2個(gè)維度的FFT之后,，進(jìn)行CFAR檢測(cè)在空間維度上剔除大量噪聲,，然后利用第3個(gè)維度的FFT來(lái)獲取波達(dá)角，生成稀疏點(diǎn)云,，繼而進(jìn)行聚類和跟蹤,，最后進(jìn)行目標(biāo)分類后輸出。

　　4D毫米波雷達(dá)增大了天線陣列,，除了能增加高度信息外,，還能提供更為豐富的點(diǎn)云信息，當(dāng)點(diǎn)云信息足夠豐富時(shí),，我們可以借鑒激光雷達(dá)的信號(hào)處理方式,，采用類似于Voxelnet、CenterPoint,、PointPillar等3D或2D網(wǎng)絡(luò)來(lái)進(jìn)行特征提取和識(shí)別,。

　　在最新的研究中，也有人提出在進(jìn)行距離和速度2個(gè)維度的FFT之后,，不進(jìn)行CFAR步驟,，而直接進(jìn)行第3個(gè)維度的FFT來(lái)獲取4D張量信息，然后基于這個(gè)4D張量進(jìn)行特征提取和識(shí)別,。這種方式可以最大程度地保留有效信息,，但是由于沒有進(jìn)行CFAR步驟，需要處理的數(shù)據(jù)量非常大,，對(duì)于系統(tǒng)的帶寬和算力都提出了較高的要求,。

　　毫米波雷達(dá)與激光雷達(dá)----路在何方？

　　總體而言目前毫米波雷達(dá)系統(tǒng)仍處于百家爭(zhēng)鳴的戰(zhàn)國(guó)時(shí)代,，盡管每家公司的雷達(dá)系統(tǒng)方案并不相同,，然而都面臨著算法和硬件系統(tǒng)的困境，亟需從算法,、芯片和系統(tǒng)層面解決以上問題,。

　　隨著毫米波雷達(dá)系統(tǒng)的發(fā)展,，其角度分辨率會(huì)逐漸逼近0.1°，而達(dá)到一些低端激光雷達(dá)的效果,。不同于激光雷達(dá)系統(tǒng)直接對(duì)點(diǎn)云數(shù)據(jù)處理的固定方式,，4D毫米波雷達(dá)系統(tǒng)自由的陣列和波形設(shè)計(jì)提高了系統(tǒng)的使用門檻，但也給了用戶更多的發(fā)揮空間,。而毫米波雷達(dá)系統(tǒng)相比于激光雷達(dá),，其波長(zhǎng)更長(zhǎng)，具有較為適宜的大氣窗口,，在全天候方面更具優(yōu)勢(shì),。FMCW在毫米波雷達(dá)上的成功經(jīng)驗(yàn)已經(jīng)被借鑒到激光雷達(dá)領(lǐng)域，1550nm FMCW激光雷達(dá)技術(shù)增加了速度維信息,，抗干擾能力強(qiáng),，但離成熟商用還有一段時(shí)間的路要走。

　　毫米波雷達(dá)產(chǎn)業(yè)鏈及市場(chǎng)格局

　　國(guó)內(nèi)毫米波雷達(dá)產(chǎn)業(yè)鏈分為三大環(huán)節(jié)：上游環(huán)節(jié)主要包括射頻前段MMIC芯片,、數(shù)字信號(hào)處理器DSP,、天線高頻PCB以及控制電路等；中游環(huán)節(jié)主要是從事毫米波雷達(dá)生產(chǎn)的企業(yè),；下游毫米波雷達(dá)主要用于無(wú)人機(jī),、車聯(lián)網(wǎng)、ADAS等領(lǐng)域,，國(guó)產(chǎn)廠商均有涉獵,。比如無(wú)人機(jī)領(lǐng)域的大疆、航天彩虹等,，ADAS的東風(fēng),、長(zhǎng)安等汽車廠商，車聯(lián)網(wǎng)的大唐電信,、百度等,。

　　毫米波雷達(dá)產(chǎn)業(yè)鏈：

　　毫米波雷達(dá)整機(jī)國(guó)外廠商占據(jù)頭部位置，但尚未出現(xiàn)壟斷廠商,，市場(chǎng)份額分散化分布及車廠分散合作模式給國(guó)產(chǎn)帶來(lái)機(jī)會(huì),。

　　當(dāng)然這個(gè)賽道上也是擠滿了人，和汽車新能源一樣,，傳統(tǒng)巨頭們都在做例如Continental,、Bosch、Hella,、Denso,、Aptiv 和 Veoneer，還有不少新勢(shì)力殺入例如Ainstein,、Arbe,、Oculii,、RFIsee、Vayyar,、Aeres EM,、Cognitive、Unhder,。中國(guó)也不少,，例如華為，華域,，福瑞泰克,，森思泰克，縱目,。還有創(chuàng)業(yè)的楚航科技，威孚科技,。

　　國(guó)內(nèi)汽車產(chǎn)業(yè)的崛起以及車企的多元供應(yīng)模式給國(guó)內(nèi)相關(guān)提供了滲透條件,。

　　2014年起，國(guó)內(nèi)涌現(xiàn)大批毫米波雷達(dá)初創(chuàng)企業(yè)和相關(guān)上市企業(yè),，就產(chǎn)品指標(biāo)而言,，國(guó)產(chǎn)毫米波雷達(dá)與競(jìng)品相比無(wú)太大差別，均滿足車規(guī)級(jí)要求,，但在信噪比,、探測(cè)精度、良品率等方面仍有一定差異,，長(zhǎng)期來(lái)看存較大進(jìn)口替代空間,。

　　2019年5月底紅旗HS5搭載的森思泰克77GHz車載毫米波雷達(dá)成為國(guó)內(nèi)首個(gè)真正實(shí)現(xiàn)“上路”的ADAS毫米波雷達(dá)傳感器，突破了國(guó)際巨頭壟斷,。

　　國(guó)內(nèi)廠商如德賽西威,、華域汽車、保隆科技,、森斯泰克,、承泰科技、楚航科技,、隼眼科技,、浙江智波、行易到,、安智杰和納雷科技等亦有布局,。

　　其中，德賽西威和華域汽車24GHz和77GHz均已量產(chǎn),。德賽西威24GHz用于小鵬,、奇瑞等,；77GHz已量產(chǎn)，獲自主品牌車企訂單,。

　　一,、特斯拉推動(dòng)的4D毫米波雷達(dá)有何不同

　　外網(wǎng)信息曝特斯拉HW4.0硬件系統(tǒng)配置一枚高分辨率毫米波雷達(dá)（可能為高精度4D毫米波雷達(dá)），且增加了雷達(dá)加熱器,，4D毫米波雷達(dá)關(guān)注度上升,。

　　1、4D毫米波雷達(dá)創(chuàng)新之處,？

　　傳統(tǒng)毫米波雷達(dá)通過發(fā)射調(diào)頻連續(xù)波（FMCW）,，利用發(fā)射和接收信號(hào)時(shí)間差可計(jì)算出目標(biāo)距離，通常擁有3D信息集（長(zhǎng)/寬/速度）,。常規(guī)毫米波雷達(dá)3T4R天線配置,，【華為】4D毫米波雷達(dá)采取12T24R大天線陣列（12個(gè)發(fā)射通道，24接收通道）,，采取工程化創(chuàng)新堆疊射頻天線組從而形成（長(zhǎng)/寬/高/速度）4D數(shù)據(jù)集,。

　　2、4D毫米波VS.毫米波雷達(dá)VS.激光雷達(dá),，革誰(shuí)的命,？

　　①性能：4D毫米波雷達(dá)可以cover毫米波雷達(dá)的性能,，但是只能替代低線束激光雷達(dá)（16線）,，現(xiàn)激光雷達(dá)大多128線，堆疊過多射頻天線成本很高且體積大,。

　?、诔杀荆簜鹘y(tǒng)毫米波（2-300元）/4D毫米波（1500元）/激光雷達(dá)（1500-3500元，補(bǔ)盲只需1500元）,。

　　該產(chǎn)品主要用在L2+層級(jí)上,，特斯拉HW4.0有可能前置1顆4D毫米波雷達(dá)兼顧毫米波&激光雷達(dá)性能，智能駕駛往L3以上智能硬件配置方案還有升級(jí)冗余必要性,。

　　3,、產(chǎn)業(yè)鏈價(jià)值分布及相關(guān)公司梳理：

　　毫米波雷達(dá)結(jié)構(gòu)可分為射頻前端，信息處理系統(tǒng)以及后端算法,。射頻部分占比約40%,，其中MMIC（25%）、PCB（10%）,、控制電路（5%）,。信息處理系統(tǒng)DSP占比10%，后端算法占比最高達(dá)50%。

　　1） 整機(jī)廠商：Arbe（全球4D毫米波雷達(dá)龍頭）,、經(jīng)緯恒潤(rùn)（Arbe合作協(xié)議）,，威孚高科（Arbe合作協(xié)議），蘇州豪米波（國(guó)產(chǎn)初創(chuàng)公司）,，聯(lián)合光電（4D毫米波雷達(dá)研發(fā)中）

　　2） 高頻高速PCB（世運(yùn)電路,、勝宏科技、滬電股份,、深南電路）

　　3） MMIC射頻芯片英飛凌全球龍頭,，碩貝德（4D毫米波雷達(dá)波導(dǎo)天線）

　　這次，并不是炒毫米波雷達(dá),，而是炒與Arbe相關(guān)的企業(yè),。

　　二、230221 威孚高科 4D毫米波雷達(dá)及公司近況交流

　　一,、公司業(yè)務(wù)情況

　　21年137億元營(yíng)收,，四大業(yè)務(wù)板塊。31家工廠,，6個(gè)研發(fā)中心,。58 年成立從汽車業(yè)務(wù)起家，98 年拓展汽車后處理業(yè)務(wù)（威孚力達(dá)）,。

　　2010年進(jìn)軍電機(jī)業(yè)務(wù)（增壓器產(chǎn)品，威孚天力）18 年發(fā)布新戰(zhàn)略轉(zhuǎn)型輪轂電機(jī),。21 年布局新能源和智能網(wǎng)聯(lián)業(yè)務(wù),，22 年智能電動(dòng)和液壓產(chǎn)品，和博世供應(yīng)動(dòng)力總成,。

　　96年聯(lián)合汽車電子成立合資子公司,，98 年擴(kuò)展后處理業(yè)務(wù)。2022年 6 月,，成立威孚新能源子公司,，博世汽車熱管理系統(tǒng)子公司，還和博世在液壓業(yè)務(wù)進(jìn)行深入合作,。

　　股權(quán)架構(gòu)穩(wěn)定,，第二股東是博世，其他是公眾,。

　　營(yíng)收穩(wěn)定上升,，20 年以后連續(xù)兩年實(shí)現(xiàn)百億元營(yíng)收，汽車后處理 40%多,，氫氣占一小部分,。

　　主要是幾大業(yè)務(wù)，還布局智能電動(dòng)、新能源,、氫能等,。節(jié)能減排有 3 塊業(yè)務(wù)構(gòu)成，油泵,、渦輪增壓,、綠色氫能。

　　智能電動(dòng)：電機(jī)系統(tǒng)和電機(jī)零部件,，22 年在頭部新能源客戶批量供貨,，不斷拓展頭部新能源客戶，預(yù)計(jì) 25 年達(dá)到 500 萬(wàn)元規(guī)模,。東風(fēng)風(fēng)神搭載公司輪轂電機(jī),。

　　熱管理系統(tǒng)：通過并購(gòu)博世項(xiàng)目，產(chǎn)品推進(jìn)順利,，國(guó)內(nèi)外獲得多項(xiàng)目定點(diǎn),。

　　智能感知核心模組：4D 和 3D 毫米波雷達(dá)

　　艙內(nèi)業(yè)務(wù)：汽車座椅 21 年開始布局，商用車小批量生產(chǎn),，向乘用車市場(chǎng)滲透,。

　　其他產(chǎn)品：液壓系統(tǒng)業(yè)務(wù)，22 年與博世胎壓合作,，工業(yè)液壓市場(chǎng)化,、國(guó)產(chǎn)化發(fā)展。

　　業(yè)務(wù)布局全球化,，立足無(wú)錫,，歐洲、北美業(yè)務(wù)布局,，歐洲比利時(shí),、丹麥氫燃料業(yè)務(wù)，意大利油泵業(yè)務(wù),，在美國(guó)也有業(yè)務(wù)布局,。形成 4 大業(yè)務(wù)板塊，13 大業(yè)務(wù)領(lǐng)域,。

　　二,、Q&A

　　Q：汽車動(dòng)力系統(tǒng)、新能源,、智能網(wǎng)聯(lián)布局完善,，3-5 年戰(zhàn)略方向？收入結(jié)構(gòu)變化和未來(lái)收入體量,？

　　A：轉(zhuǎn)型定位汽車核心零部件,，節(jié)能減排,、電動(dòng)化、智能化布局,，液壓和工業(yè)領(lǐng)域產(chǎn)品與國(guó)內(nèi)很多汽車工程品牌和工程機(jī)械等實(shí)現(xiàn)協(xié)同,。

　　2023 年熱處理、渦輪是公司現(xiàn)有核心業(yè)務(wù),，行業(yè)目前已進(jìn)入平穩(wěn)期甚至長(zhǎng)期衰退期,，公司利用頭部吸收效應(yīng)，拓展現(xiàn)有產(chǎn)品的生命周期,，混動(dòng)出口有明顯增加,，公司有保供能力，下游 OEM 客戶多,。

　　電動(dòng)：電機(jī)零部件,、熱管理延展現(xiàn)有業(yè)務(wù)，電動(dòng)化 30%的戰(zhàn)略目標(biāo),。熱管理系統(tǒng)在奧迪,、大眾、寶馬,、瑪莎,、保時(shí)捷等車型滲透，客戶體系提升,。輪轂電機(jī)方面公司合作伙伴 protean市占率第一,，國(guó)內(nèi)公司開發(fā)東風(fēng)等兩家 OEM 等合作伙伴。

　　氫能：通過并購(gòu),、自主研究布局氫燃料電池業(yè)務(wù),，幾個(gè)基地建設(shè)到位，25 年是重要拐點(diǎn),。22 年 9300 萬(wàn)元收入,，今年預(yù)計(jì)是 14700 萬(wàn)元營(yíng)收,。德國(guó),、美國(guó)等都是公司客戶，BOB 在中國(guó)有幾條重要生產(chǎn)線,。國(guó)內(nèi)以 RBCP 品牌圍繞高壓布局,，價(jià)格帶覆蓋大，深耕布局氫燃料,。液壓：公司目標(biāo) all in中國(guó)市場(chǎng),，做精益供應(yīng)鏈，目前 100 億以上規(guī)模為博世的,。布局思路是上游做供應(yīng)鏈與博世合作,。

　　智能：車內(nèi)智能跟博世合作，尋求渠道協(xié)同，艙外是雷達(dá),，艙內(nèi)是座椅,，開放合作。智能座艙40%,，今年 25 億元營(yíng)收,。零部件 6-9 億元

　　Q：4D 毫米波雷達(dá)進(jìn)展？業(yè)務(wù)線起源,？主要團(tuán)隊(duì)構(gòu)成,？最新業(yè)務(wù)進(jìn)展？

　　A：18 年進(jìn)入毫米波領(lǐng)域,，率先從 4D 毫米波雷達(dá)切入,，與 Arbe 合作。博世等合作伙伴深耕3D,、4D 毫米波雷達(dá),，4D 的 arbe 方案、本土化方案將穩(wěn)步推進(jìn),。

　　4D 雷達(dá)價(jià)值量 100 多美元,。3D 毫米波公司每年賣幾千萬(wàn)只。

　　公司商業(yè)模式有彈性,，與強(qiáng) OEM,、ADAS供應(yīng)商合作伙伴合作緊密，公司與上下游相互滲透,。商業(yè)化資源整合,。Arbe 國(guó)外的方案也與公司合作。公司預(yù)計(jì)這塊有 1billion 市場(chǎng)規(guī)模,。

　　座椅價(jià)值量大,，智能化后價(jià)值量也將上升。液壓：公司有新項(xiàng)目定點(diǎn),，綜合能源目前主要布局雷達(dá),、輪轂電機(jī)、熱管理,、電裝,、液壓等幾大業(yè)務(wù)，圍繞電動(dòng)化和智能化兩個(gè)賽道,。電動(dòng)零部件和液壓走現(xiàn)有客戶延展路線,。

　　Q：4D 毫米波雷達(dá)國(guó)內(nèi)市場(chǎng)行業(yè)空間？公司定位,？客戶拓展方向和技術(shù)方向,？

　　A：據(jù)羅蘭貝格,，4D 有千億元規(guī)模。應(yīng)用場(chǎng)景豐富,，包括智能交通,。公司在客戶、產(chǎn)品方案全球化布局,，4D 目前也得到主流認(rèn)可,。按行業(yè)理解，3D 雷達(dá)為普通雷達(dá),，4D 雷達(dá)分為 4D毫米波和 4D 成像,，目前主流量產(chǎn) 4D 為第六代，公司偏向于升級(jí)版的第七代,。公司定位 4D成像雷達(dá),，4D 成像是最終趨勢(shì)，應(yīng)用芯片方案解決低功耗,、性能,、價(jià)格等，滿足主機(jī)廠需求,。4D 有成為主流傳感器的可能,。

　　Q：整車廠主要考量 4D 毫米波雷達(dá)的哪些性能項(xiàng)目？通過公司目前與下游客戶的商務(wù)交流來(lái)看,，業(yè)務(wù)進(jìn)展如何,？如何利用 4D 毫米波雷達(dá)方案？

　　A：行業(yè)主要考慮以下方面：

　　1. 可量產(chǎn)應(yīng)用的功能,。與特斯拉需求不同,，蔚小理主導(dǎo)的國(guó)內(nèi)城市 NOA 方案以多融合為主。過去的融合依賴視覺與毫米波雷達(dá),，L2 后有激光雷達(dá)的加入,。但是加入激光雷達(dá)無(wú)法擴(kuò)大融合的覆蓋面（本質(zhì)上都是光學(xué)傳感器），所以特斯拉在 21 年取消了雷達(dá),。傳統(tǒng)雷達(dá)無(wú)法解決低分辨率的問題,，只能用來(lái)做測(cè)速。但是新雷達(dá)（高分辨率,，尤其是 4D 雷達(dá)）出來(lái)后顛覆了市場(chǎng),，應(yīng)用價(jià)值更大,。相對(duì)于傳統(tǒng)雷達(dá),。對(duì)于 L2（或以下級(jí)別），4D 雷達(dá)覆蓋度更多,，并且通過 4D 雷達(dá)與視覺目標(biāo)級(jí)的融合,，可以降低視覺算力的需求,，節(jié)約成本；對(duì)于 L2+級(jí)別,，其面臨環(huán)境和工況越發(fā)復(fù)雜,，必須提高傳感器的精度 4D 雷達(dá)在角度分辨、點(diǎn)云輸出精度等方面有優(yōu)勢(shì)）去覆蓋一些經(jīng)典的工況（如鬼探頭等）,。并且,，從傳感器本身迭代路線來(lái)看，傳感器也需要不斷升級(jí),，提高傳感器的檢測(cè)舉例可以大大提升行駛安全性,。

　　2. 現(xiàn)在整車行業(yè)以軟件定義的架構(gòu)發(fā)展，傳統(tǒng)雷達(dá)對(duì)于整車廠是黑盒子,。我們的 4D 雷達(dá)可以提供更原始,、更豐富的信息供主機(jī)廠做差異化應(yīng)用、個(gè)性化開發(fā),。

　　3. 安全性角度考慮,，我們的毫米波雷達(dá)是純固態(tài)，機(jī)械結(jié)構(gòu)性,、穩(wěn)定性可靠,。

　　目前都是在導(dǎo)入樣車進(jìn)行試驗(yàn)完善的階段，還沒到大規(guī)模商業(yè)化出貨階段,，從 3D 到 4D 肯定有一個(gè)拐點(diǎn),。等到 L2.5 的場(chǎng)景真正到來(lái)之后市場(chǎng)規(guī)模有想象空間。目前我們需要踏踏實(shí)實(shí)完善技術(shù),，這樣未來(lái)才能不斷構(gòu)建商業(yè)能力,、推出多產(chǎn)品方案。

　　Q：ARBE 與經(jīng)緯恒潤(rùn)在國(guó)內(nèi)也有合作,，威孚與 ARBE 的合作性質(zhì),？

　　A：4D 成像目前提的人還很少，但是市場(chǎng)規(guī)模很大,，威孚也希望有競(jìng)爭(zhēng)力的玩家多一些,。恒潤(rùn)是 ARBE 在中國(guó)的伙伴之一，恒潤(rùn)已經(jīng)上市了,，靠賣方案的業(yè)務(wù)起家,，車身、底盤等系統(tǒng)都做,，主業(yè)還是做系統(tǒng),。恒潤(rùn)賣現(xiàn)有的 3D 雷達(dá)有基礎(chǔ)后，ARBE 與恒潤(rùn)在港口推了一些示范項(xiàng)目,。威孚在智能時(shí)代專注做雷達(dá)的獨(dú)立供應(yīng)商,，我們也希望生態(tài)圈豐富一些,。

　　法律上威孚與 ARBE 不能強(qiáng)綁定，紐帶上大家都希望鞏固關(guān)系,。先進(jìn)入賽道,，再不斷拓展優(yōu)勢(shì)產(chǎn)品、提高競(jìng)爭(zhēng)力,。

　　Q：特斯拉 4D 毫米波雷達(dá)和 ARBE 芯片組都標(biāo)了 Phoenix,，是代表 ARBE 要給特斯拉供貨嗎？ARBE和臺(tái)灣的電子廠有沒有類似的戰(zhàn)略合作關(guān)系,？

　　A：是敏感信息,。只能說方方面面都顯示了4D 毫米波雷達(dá) ARBE 方案的先進(jìn)性。我們聚焦威孚自身的發(fā)展,，ARBE 是我們用來(lái)輸入加持的一張牌,。

　　不能不負(fù)責(zé)任地講在其他市場(chǎng) ARBE 會(huì)不會(huì)找本土伙伴，ARBE 選擇伙伴大多具有各自的個(gè)性化優(yōu)勢(shì),，并不是所有跟 ARBE 合作的伙伴都是基于其方案做整機(jī)產(chǎn)品的,，但是能說從目前來(lái)看我們是他的主要伙伴。ARBE 的方案越多的人做,、越多人配越好,，因?yàn)槲覀冏鰬?yīng)用層開發(fā)，一些勾兌客戶,、融合算法驅(qū)動(dòng)的能力是不可替代的,。

　　Q：市場(chǎng)關(guān)注到的（比如特斯拉最新款車型）搭載的是第六代雷達(dá)（4D 毫米波雷達(dá)）還是第七代雷達(dá)（4D 毫米波成像雷達(dá)）？

　　A：內(nèi)部信息無(wú)法透露,，但是 4D 肯定（是雷達(dá)發(fā)展的）方向,。整車廠具體車型裝哪一代有各自經(jīng)濟(jì)性與技術(shù)性考量。

　　Q：威孚打算給 ARBE 配置多少資源來(lái)做芯片的應(yīng)用和集成,？

　　A：我們的工程化能力要進(jìn)一步投入和加強(qiáng),。最近威孚在做一個(gè)商業(yè)平臺(tái)的頂層設(shè)計(jì)（決定合作伙伴）。再往下的層面,，如何整合各方資源也是要解決的問題,。在商務(wù)上我們也在構(gòu)建一些強(qiáng)整合市場(chǎng)資源的商務(wù)合同。

　　Q：博世研發(fā)毫米波雷達(dá)的形式（是否在威孚體系內(nèi),，還是說各自在自己平臺(tái)研發(fā),，技術(shù)成熟后會(huì)合作）？

　　A：毫米波雷達(dá)的研究我們一直在做,，這個(gè)領(lǐng)域博世是世界第一,，所以他一定有自己的研發(fā)體系。但是據(jù)我們了解博世也面臨著一些在中國(guó)本土化的成本與速度挑戰(zhàn)， 這是威孚的契機(jī),，我們也在推進(jìn)本土化的戰(zhàn)略布局與合作方案。蔚來(lái)威孚的路是善于合作,，在市場(chǎng)上不是誰(shuí)替代誰(shuí),，而是大家價(jià)值互補(bǔ)，共同享受最大價(jià)值,。

　　博世做 4D 成像,，我們做 4D 毫米波，主流車型裝哪一個(gè)還在等主機(jī)廠確認(rèn),，因?yàn)槭袌?chǎng)沒有到高熱期,。甚至在市場(chǎng)來(lái)到后，整車廠根據(jù)車型不同也會(huì)采取不同的硬件,。我們與博世相互尊重,，一起合作。

　　Q：4D 毫米波雷達(dá)的未來(lái)車型配置的生態(tài)（只裝 1 個(gè)還是裝 5-6 個(gè)）,？在 25 年和 30 年兩個(gè)時(shí)間節(jié)點(diǎn)會(huì)有多少比例車輛裝配 4D 毫米波雷達(dá),？

　　A：滲透率可以參照工信部 L1-L5 在乘用車市場(chǎng)的滲透率。裝配概念（標(biāo)準(zhǔn)化率）中關(guān)于雷達(dá)的指標(biāo)在未來(lái)會(huì)有不同的差異化定義,，不是絕對(duì)的 5R 概念,，而是要完成 360 度的覆蓋即可，不一定非要是 5 個(gè)雷達(dá),。但是主流的車型未來(lái)可能還是符合 5R 的趨勢(shì),。

　　三、230221 對(duì)話蘇州豪米波掌門人 會(huì)議要點(diǎn)

　　4D毫米波雷達(dá)為智駕硬件性價(jià)比之選：

　?。?）價(jià)格：4D成像毫米波雷達(dá)在1500-2000元之間,，較3D毫米波雷達(dá)300-500元價(jià)格有較大提升，仍遠(yuǎn)低于主流激光雷達(dá)價(jià)格,；

　?。?）性能：2芯片級(jí)聯(lián)6發(fā)8收配置即可基本滿足主機(jī)廠需求，可基本覆蓋低線數(shù)激光雷達(dá)功能,，且受惡劣天氣影響更小,，預(yù)計(jì)將在前向最先配置。

　　2025年有望迎來(lái)進(jìn)一步平價(jià)化,，性能將追趕高線數(shù)激光雷達(dá)：

　?。?）價(jià)格：目前成本主要來(lái)自射頻芯片（單/雙/多芯片方案價(jià)值差異巨大）、FPGA與板材,，供應(yīng)鏈國(guó)產(chǎn)化與通用芯片替代FPGA將有助于毫米波雷達(dá)短期內(nèi)降本,，預(yù)計(jì)2025年將達(dá)至低價(jià)區(qū)間。

　?。?）性能：隨著CMOS技術(shù)發(fā)展,，4D毫米波雷達(dá)有望在性能上追趕激光雷達(dá),，成為激光雷達(dá)平價(jià)替代方案。

　　4D軟件成本較3D double,，主機(jī)廠算法支持需求大：

　　4D毫米波雷達(dá)相較于3D雷達(dá)軟件開發(fā)費(fèi)用成倍提升,。4D上車后，重新訓(xùn)練前融合與點(diǎn)云數(shù)的增加亦將要求供應(yīng)商為主機(jī)廠提供更多技術(shù)支持,。AI算法受成本限制投入尚少,，預(yù)計(jì)特斯拉等廠商將繼續(xù)采用傳統(tǒng)雷達(dá)信號(hào)處理路線。

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