出品丨虎嗅智庫

作者丨徐梓宸

頭圖丨視覺中國

4D毫米波雷達(dá)的問世為沉寂的毫米波雷達(dá)賽道贏得了廣泛的關(guān)注。

9月27日，上汽集團(tuán)作為切入中高端電動(dòng)車市場(chǎng)的主力軍飛凡R7正式發(fā)布，單從配置表中也能看出上汽在該款車型上承載的厚望：三聯(lián)屏設(shè)計(jì)、華為AR-HUD、激光雷達(dá)、高通8155芯片等一系列“內(nèi)卷”配置均集中在一臺(tái)售價(jià)約30萬元的車型上。在眼花繚亂的配置中，較為值得注意的是該車型搭載的2顆采埃孚4D成像毫米波雷達(dá)，讓R7成為了目前為數(shù)不多搭載4D毫米波雷達(dá)的車型。

而在供給側(cè)，4D毫米波雷達(dá)的”戰(zhàn)場(chǎng)“已然火熱。近日，維寧爾（Veoneer）宣布與4D毫米波雷達(dá)方案商Arbe合作，共同研發(fā)汽車?yán)走_(dá)，以提升自動(dòng)駕駛性能安全。大陸、采埃孚、博世、海拉，以及國內(nèi)經(jīng)緯恒潤、森斯泰克、福瑞泰克等企業(yè)也均布局了4D毫米波雷達(dá)市場(chǎng)。

為何Tier 1巨頭紛紛斥資布局該賽道？4D毫米波雷達(dá)能否解決市場(chǎng)痛點(diǎn)？它能否取代激光雷達(dá)？基于以上疑問和思考，虎嗅智庫通過桌面調(diào)研和專家訪談的形式對(duì)4D毫米波雷達(dá)進(jìn)行深入了解，并發(fā)布了《4D毫米波雷達(dá)能否取代激光雷達(dá)？》報(bào)告。

• 毫米波雷達(dá)是自動(dòng)駕駛必不可少傳感器之一，但仍存在諸多挑戰(zhàn)

  
  

在國內(nèi)外，自動(dòng)駕駛感知解決方案通常分為兩大陣營。一類是以特斯拉為代表的“純視覺”解決方案，堅(jiān)持以攝像頭作為主傳感器，實(shí)現(xiàn)感知數(shù)據(jù)收集。另一類則是“組合傳感器”陣營，以攝像頭、毫米波雷達(dá)、激光雷達(dá)等傳感器進(jìn)行融合感知。

無論采用哪一種解決方案，毫米波雷達(dá)都是必不可少的傳感器。蔚來、小鵬、理想、威馬、極狐等品牌車型均配備了約5個(gè)毫米波雷達(dá)，可見毫米波雷達(dá)在自動(dòng)駕駛感知中的重要程度。 目前，77GHz的中長(zhǎng)距毫米波雷達(dá)是搭載在車端的主流方案，主要用于支持ADAS中的自適應(yīng)巡航（ACC）、自動(dòng)緊急制動(dòng)（AEB）、前方碰撞預(yù)警（FCW）、變道輔助系統(tǒng)（LCA）等功能。

然而，毫米波雷達(dá)在實(shí)際使用中也存在著諸多問題：

• 傳統(tǒng)毫米波雷達(dá)通道數(shù)偏少，單顆雷達(dá)視場(chǎng)角的局限性明顯，會(huì)出現(xiàn)檢測(cè)盲區(qū)， 需要依靠多顆雷達(dá)進(jìn)行補(bǔ)足。

• 毫米波雷達(dá)的探測(cè)能力偏弱， 受噪點(diǎn)干擾明顯，容易出現(xiàn)誤檢和漏檢的情況。

• 毫米波雷達(dá)在物體探測(cè)中只有物體的方位、距離、速度三維數(shù)據(jù)，缺少了高度數(shù)據(jù)， 無法對(duì)不同高度的物體進(jìn)行識(shí)別區(qū)分。

• 高度信息的增加，讓毫米波雷達(dá)“看得更全面”

4D毫米波雷達(dá)，也稱為成像雷達(dá)，在原有的功能基礎(chǔ)上增加了高度信息，能夠探測(cè)出物體的方位、距離、速度、高度四維數(shù)據(jù)。同時(shí)，4D毫米波雷達(dá)具有像素級(jí)的角分辨率，可解析出目標(biāo)物體的輪廓， 讓毫米波雷達(dá)實(shí)現(xiàn)近似于激光雷達(dá)的成像功能。

傳統(tǒng)毫米波雷達(dá)由于缺少高度的信息，導(dǎo)致視角中只有一個(gè)平面，無法區(qū)分目標(biāo)物體是在“路上”還是在“空中”。這讓毫米波雷達(dá)在自動(dòng)駕駛感知中，尤其是在靜態(tài)物體識(shí)別上無法有效發(fā)揮其作用。高度信息的增加可以讓毫米波雷達(dá)不再“一視同仁”：4D毫米波雷達(dá)可通過不同高度數(shù)據(jù)識(shí)別前方物體是屬于無需避讓的路牌或者信號(hào)燈，還是一個(gè)需要緊急避讓的車輛或行人，大幅提升了毫米波在靜態(tài)物體識(shí)別上的置信度。

同時(shí)，傳統(tǒng)毫米波雷達(dá)有分辨率低，噪點(diǎn)多等缺點(diǎn)， 而4D毫米波雷達(dá)通過增加實(shí)際或虛擬的天線數(shù)，有效提升角分辨率，并生成更多的點(diǎn)云，在原始數(shù)據(jù)上能夠成像出目標(biāo)物體的基本輪廓、邊緣、外形。 通過深度學(xué)習(xí)后，毫米波雷達(dá)也能夠?qū)崿F(xiàn)區(qū)分行人、自行車、汽車、卡車等不同目標(biāo)。例如，大陸集團(tuán)的ARS540是行業(yè)中較早的4D成像毫米波雷達(dá)，其水平角分辨率可以達(dá)到1.2°，垂直角分辨率達(dá)到2.3°，水平方位角可達(dá)60°。

表：大陸集團(tuán)ARS540參數(shù)

來源：虎嗅智庫

• 4D毫米波雷達(dá)暫無法取代以高性能成像為核心的長(zhǎng)距激光雷達(dá)，但在側(cè)向雷達(dá)上有望加速上車

自動(dòng)駕駛車輛對(duì)于前向的探測(cè)精準(zhǔn)度要求極高， 車輛在向前行駛時(shí)必須能夠精準(zhǔn)探測(cè)并識(shí)別出前方物體的類型、距離、方位、速度維度的信息，任何誤報(bào)或漏報(bào)都有可能直接導(dǎo)致事故的發(fā)生。激光雷達(dá)通過對(duì)周圍環(huán)境掃描能夠形成3D圖像模型，每秒能夠在橫向120°視場(chǎng)范圍生成百萬級(jí)的點(diǎn)云量，其點(diǎn)云密度足夠滿足各級(jí)別自動(dòng)駕駛的感知需求。

4D毫米波雷達(dá)雖然同樣具有成像功能，但是在點(diǎn)云密度和質(zhì)量上仍然無法與激光雷達(dá)性能媲美，也較難滿足高級(jí)別自動(dòng)駕駛的感知需求。4D毫米波雷達(dá)的水平縱向分辨率通常在1°以上，例如大陸ARS540雷達(dá)分辨率為1.2°×2.3°。 恩智浦宣布了S32R45雷達(dá)芯片的量產(chǎn)，并且稱配合軟件算法后分辨率可以達(dá)到1°以內(nèi)。 但是， 從當(dāng)前時(shí)間節(jié)點(diǎn)來看，4D毫米波雷達(dá)在點(diǎn)云密度和質(zhì)量上與主傳感器激光雷達(dá)仍存在較大的差距，無法取代用于前向感知的長(zhǎng)距離激光雷達(dá)。

Mobileye在CES大會(huì)上提出，到2025年L4級(jí)別自動(dòng)駕駛感知方案中將只搭載一顆前向激光雷達(dá)， 側(cè)向?qū)⒂昧w4D毫米波雷達(dá)來代替兩顆激光雷達(dá)，以實(shí)現(xiàn)L4級(jí)別感知功能，并達(dá)到大幅縮減成本的目的。

圖：Mobileye L4感知方案示意圖

來源：虎嗅智庫

虎嗅智庫判斷，雖然4D毫米波雷達(dá)已經(jīng)具有了成像功能，但是與高性能長(zhǎng)距激光雷達(dá)相比在點(diǎn)云密度上仍存在體量級(jí)差距，當(dāng)前難以撼動(dòng)激光雷達(dá)在前向感知中的市場(chǎng)地位。然而，在側(cè)向感知中，4D毫米波雷達(dá)借助其在測(cè)速和測(cè)距等方面的優(yōu)勢(shì)將有較大發(fā)展?jié)摿?，未來可能與近場(chǎng)補(bǔ)盲激光雷達(dá)同臺(tái)競(jìng)爭(zhēng)。