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4D毫米波雷達真的來了嗎？

2021-11-04 10:35:11·  來源：賽博汽車  作者：肖瑩 Andy  
　
4D毫米波雷達落地，還要充分考慮工程化難度，以及成本問題。作者 | 肖瑩隨著市場對自動駕駛能力需求的不斷升級，更高感知能力的傳感器，正成為車企們追求的方向
4D毫米波雷達落地，還要充分考慮工程化難度，以及成本問題。
作者 | 肖瑩

隨著市場對自動駕駛能力需求的不斷升級，更高感知能力的傳感器，正成為車企們追求的方向。2021年來看，激光雷達和4D毫米波雷達被寄予厚望，兩者似乎已經成為下一代傳感器套件中必不可少的配置。
今天我們來重點談一談4D毫米波雷達。截至目前，有哪些企業(yè)布局了4D毫米波雷達？相比傳統(tǒng)雷達，4D毫米波雷達有哪些技術優(yōu)勢？以及4D毫米波雷達的落地難度如何？

01、巨頭紛紛完成布局

我們先來看一看巨頭們布局4D毫米波雷達的時間線。

最早的4D毫米波雷達是在2019年由以色列公司Arbe推出的 Phoenix。今年3月，Arbe宣布已經與超過26家車企、一級供應商建立合作。

2020年初，Waymo宣布在第五代自動駕駛感知套件中推出4D成像雷達。

在2020年9月開幕的北京車展上，華為展示4D毫米波雷達。

2020年底，大陸集團宣布2021年其首個4D毫米波雷達量產解決方案，并表示寶馬將成為首家量產搭載汽車制造商。

2021年1月，麥格納和Fisker宣布，雙方合作的純電動SUV Ocean預計將于2022年底推出，在Ocean上搭載的ADAS系統(tǒng)將使用4D毫米波雷達技術，這款雷達由初創(chuàng)公司Uhnder負責開發(fā)。
2021年1月，安波福宣布推出下一代L1至L3 ADAS平臺，并表示在傳感器套件中，采用了毫米波雷達、攝像頭和激光雷達的融合感知方案，其中就包含了安波福的首款4D毫米波雷達。
2021年1月，海拉宣布與創(chuàng)新公司傲酷雷達達成戰(zhàn)略伙伴關系，海拉還在前一年底對其進行了戰(zhàn)略投資。海拉表示，將整合傲酷開發(fā)的4D毫米波雷達軟件方案，為車企提供4D毫米波雷達。
2021年4月，隨著上汽R汽車ES33車型亮相，采埃孚也曝光了其4D毫米波雷達的前裝量產搭載。最新消息顯示，目前，這款產品已經進入最后的的驗證測試階段，采埃孚將于2022年向上汽集團提供。
2021年9月，Mobileye宣布將進一步強化在L4自動駕駛領域的前瞻性布局，推出了面向不同等級自動駕駛的硬件架構方案，同時自主研發(fā)部署下一代傳感器，其中就包括了激光雷達和4D毫米波雷達。Mobileye正在母公司英特爾的幫助下開發(fā)多虛擬通道4D毫米波雷達，計劃于2025年量產。
2021年10月，博世在上海舉辦博世汽車與智能交通技術創(chuàng)新體驗日，首次展出了博世第五代毫米波雷達至尊版，即4D毫米波像雷達。


博世第五代毫米波雷達至尊版
至此，或通過自研方式，或通過與創(chuàng)新公司戰(zhàn)略合作，全球一線毫米波雷達供應商已經完成4D毫米波雷達的亮相。
總體來看，4D毫米波雷達的落地時間點在2021年、2022年左右。
國產毫米波雷達創(chuàng)新企業(yè)正在快速成長，但整體還處于跟隨狀態(tài)，在4D毫米波雷達技術上亦是如此。
在國產供應商中，華為布局較快，基本與跨國公司的量產時間在同一節(jié)奏上。
除此之外，楚航科技、華域汽車、納瓦電子、森思泰克、木?？萍?、幾何伙伴等國產化玩家也紛紛表示開始布局4D毫米波雷達，但具體的量產時間尚未公布。

02、綜合性價比優(yōu)勢明顯

4D毫米波雷達是傳統(tǒng)雷達創(chuàng)新突破的方向。
它繼承了傳統(tǒng)雷達的優(yōu)點，比如在任何天氣和環(huán)境條件下都能正常工作，包括雪霧、大雨等惡劣天氣。
與此同時，4D毫米波雷達增加了俯仰角信息，能夠形成點云圖像。這意味著，其不僅可以檢測到物體的距離、相對速度和方位角，還可以檢測到前方物體的垂直高度以及前方靜止和橫向移動物體，這將補足傳統(tǒng)雷達對靜態(tài)目標的檢測短板。
從價格來看，4D毫米波雷達也更具優(yōu)勢，根據Arbe透露的信息，其4D毫米波雷達的價格在100-150美元之間，也就是千元以下級別。
對比目前激光雷達價格，最便宜的也要數千元，高線數的激光雷達甚至要達到10萬元的級別。


Arbe 4D毫米波雷達產品——Phoenix
綜合來看，面向價格敏感的乘用車市場，4D毫米波雷達是更適合量產落地的傳感器。
但需要注意的是，從分辨率來看，4D毫米波雷達暫時還無法達到激光雷達和視覺感知這個級別。目前，4D毫米波雷的水平角分辨率多為1°，而激光雷達的水平角分辨率可達到0.1°。
因此，行業(yè)普遍成為，攝像頭、毫米波雷達和激光雷達是互補的關系，尤其是在更高階的自動駕駛中，融合感知才是主流技術路線。
目前，4D成像雷達主要有幾種技術方案，一種是基于傳統(tǒng)雷達芯片供應商的解決方案，通過多芯片極聯(lián)，或者軟件算法來實現(xiàn)密集點云輸出及識別。
另一種方案，企業(yè)自主研發(fā)多通道陣列射頻芯片組、雷達處理器芯片和基于人工智能的后處理軟件算法。
目前來看，博世、Arbe、Vayaar、Unhder、Mobileye等公司都采取的是定制芯片模式，相比第一種方式，前期的研發(fā)成本更高，技術門檻也更高，但方案也更靈活。
定制化方案可以根據客戶不同需求，采用模塊化設計，允許主機廠自由設置分辨率、范圍、視野和功能，從而適配不同的功能設計和成本要求。
傲酷選擇的技術路徑是通過軟件和算法來提升雷達性能。傲酷表示，其虛擬孔徑成像軟件平臺使用AI算法可以將任何雷達硬件的角分辨率和靈敏度提升最高達百倍的性能。
目前來看，哪種路線更可靠、更具可落地性還沒有最終答案，畢竟4D毫米波雷達剛剛進入到市場檢驗階段。我們也非常期待，通過技術落地，來看哪種產品更具技術優(yōu)勢。

03、具體場景具體分析

雖然都將4D毫米波雷達作為一個方向來看，但其落地還有很長的路要走。
在近期舉辦的中德汽車論壇上，楚航科技首席技術官張我弓圍繞4D毫米波雷達落地，進行了一場深度分享。
他認為，對于雷達公司來講，現(xiàn)在的起步做4D毫米波雷達正是時機，但是其真正落地可能沒有那么快。
4D毫米波雷達作為車規(guī)級安全件，開發(fā)周期非常長，要有足夠的時間來完成系統(tǒng)設計、測試驗證等環(huán)節(jié)。通常來講，開發(fā)一款雷達要5年的時間，如果是走定制芯片的路線，可能會需要更多的時間。


圖片來源：楚航科技
張我弓介紹，4D毫米波雷達主要特征是擁有海量有效點跡，但在車載應用中，必須要有工程化落地的實際考量。
4D毫米波雷達相比3D雷達增加了一個空間維度的探測指標，這將帶來很多額外的工程考量和落地思考。如何把它能用起來，工程問題需要一個個解答。
例如，車載高實時性必須保證；更多射頻前端通道，同時要求體積不能太大；強數據存儲能力、強信號處理能力、強信號傳輸能力，以及更多的有效點跡篩選算法；更嚴格的供應商質量管控；更長的校準時間，且要兼顧符合成本管控的生產良率等。
他認為，最終要考慮的是，產品的售價能否對沖以上研發(fā)生產各環(huán)節(jié)的成本增加，以及客戶是否愿意為此買單。
因此，他進一步談到，根據需求設計雷達非常重要，在傳統(tǒng)ADAS功能里，只有前碰撞預警系統(tǒng)（FCW）和自動緊急制動系統(tǒng)（AEB）需要用到4D點云數據，因為要防止抑制高度信息的誤報警或誤制動。
但是，并不是所有功能或者場景都需要俯仰信息，例如大部分針對目標級別的ADAS功能和交通雷達場景，加一個攝像頭，或許會也比4D毫米波雷達效果更優(yōu)。
在L3以上應用場景，毫米波雷達要實現(xiàn)4D成像，是為了適應攝像頭和激光雷達主傳感器的數據呈現(xiàn)，并增強系統(tǒng)點云前融合的魯棒性。


他認為，L2方案設計的原則是要利用最少的點云生成最穩(wěn)定的目標，L3及以上方案設計的原則是利用更強大的硬件（增加前端物理通道數+后端的處理資源）和軟件算法生成更多高質量點云。
談及4D雷達和激光雷達的關系，張我弓認為，一方面，4D毫米波雷達和激光雷達在性能和成本上形成角力，另一方面，雙方在探測指標和失效模式上又能形成互補。至于哪種雷達更具優(yōu)勢，還需要具體場景具體分析。
綜上，4D毫米波雷達落地，要充分考慮工程化難度，以及成本問題。布局4D毫米波雷達現(xiàn)在正是時機，但是對落地的期待不要太高，短期來看，4D毫米波雷達落地更趨向于示范性的測試驗證，大規(guī)模落地還需要一定時間。
 
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