如果沒有雷達(dá)，一臺(tái)自動(dòng)駕駛車要如何穿透黑暗？

當(dāng)人們對(duì)智能駕駛展現(xiàn)出前所未有的熱情時(shí)，雷達(dá)從教科書中走了出來。如同所有新事物一樣，車載雷達(dá)也有一段被排斥、被質(zhì)疑的心酸過往。直到今天，它成為智能駕駛的標(biāo)配硬件。

比起攝像頭的直觀所見，雷達(dá)更偏向于“感受”。這樣一雙“車眼”不斷分化、進(jìn)化，花名越來越多，內(nèi)部的明爭(zhēng)暗斗也更勝以往。比如：誰和誰搭配干活效果更好，怎么搭、如何安排位置才最合適。

而這里始終有一個(gè)主題，誰配站C位？是視力更好的激光雷達(dá)，還是不挑時(shí)間全天候工作的毫米波雷達(dá)？就像歌手陶喆唱的那樣“你愛我還是他，是不是真的他有比我好，你為誰在掙扎……”

不出意外，答案是第三者。

是“冷門”配置 還是C位出道

一個(gè)名叫4D成像雷達(dá)的角色攪亂了這一池春水。

即將上市的飛凡R7在做功課預(yù)告時(shí)，為不溫不火的4D成像雷達(dá)添了一把熱度。官方介紹，飛凡R7國內(nèi)首發(fā)Premium 4D成像雷達(dá)，最遠(yuǎn)探測(cè)距離達(dá)到350米，甚至可以采集前前車的行駛狀態(tài)數(shù)據(jù)。

通常連普通窨井蓋和路標(biāo)都分不清楚的毫米波雷達(dá)，探測(cè)目標(biāo)竟然可以貫穿兩輛車？這一說法是否言過其實(shí)，還有待驗(yàn)證。目前市面上廣泛采用的3D毫米波雷達(dá)不僅無法進(jìn)行目標(biāo)分類，在測(cè)距上較激光雷達(dá)也是差上許多，而后者在惡劣天氣下顯得力不從心。

4D成像雷達(dá)算得上是毫米波雷達(dá)的進(jìn)階版本，在距離、速度、方向角的基礎(chǔ)上多了一個(gè)高度探測(cè)值，不僅提高了視力，探測(cè)范圍和分辨能力都有所增強(qiáng)。另外，4D成像雷達(dá)的成本大概只有激光雷達(dá)的10%～20%。

因此每日汽車電訊認(rèn)為，4D毫米波成像雷達(dá)既從性能上解決了傳統(tǒng)毫米波和激光雷達(dá)的不足，又滿足了價(jià)更低更容易量產(chǎn)這一規(guī)律。如果量產(chǎn)驗(yàn)證的效果好，未來不排除吃下激光雷達(dá)的部分市場(chǎng)份額。

按照恩智浦ADAS產(chǎn)品線總經(jīng)理Steffen Spannagel的說法，成像雷達(dá)正處于發(fā)展早期，但未來性能有望大幅提升。理想狀態(tài)下，成像雷達(dá)最終可能會(huì)取代激光雷達(dá)。

這是全球汽車?yán)走_(dá)龍頭廠商的觀點(diǎn)，但比起不斷打破爭(zhēng)議的激光雷達(dá)，4D成像雷達(dá)確實(shí)要更冷門一些。IDC的一組數(shù)據(jù)表明，今年第一季度L2級(jí)自動(dòng)駕駛在乘用車市場(chǎng)的新車滲透率為23.2%，與Robotaxi產(chǎn)業(yè)發(fā)展相比，乘用車市場(chǎng)仍然聚焦于輔助駕駛功能。換句話說，4D成像雷達(dá)上車難免有點(diǎn)大材小用。

到2030年，L2+自動(dòng)駕駛汽車預(yù)計(jì)會(huì)占據(jù)汽車總產(chǎn)量的近50%。彼時(shí)約有一半的車輛擁有接近解放雙手的自動(dòng)駕駛能力，如果以L2+或L3～L5級(jí)自動(dòng)駕駛為前提，4D成像雷達(dá)可能會(huì)剛剛好。

尤其L3級(jí)及以上的自動(dòng)駕駛系統(tǒng)支持解放雙手，車身雷達(dá)的可靠性更加重要。這也是為什么L3級(jí)以上的傳感器都會(huì)選用一些成像雷達(dá)。試想一下，一輛啟動(dòng)了自動(dòng)駕駛模式的車輛在高速路上行駛，突遇一場(chǎng)大霧或者大雨，攝像頭發(fā)揮不了作用，激光雷達(dá)的探測(cè)精度再高也等同于半塊廢鐵。這時(shí)，4D成像雷達(dá)的“火眼金睛”就可以派上用場(chǎng)。

事實(shí)上，越來越多的觀點(diǎn)認(rèn)為，4D成像雷達(dá)將會(huì)成為自動(dòng)駕駛最核心的傳感器。例如在Mobileye的計(jì)劃里，未來乘用車將只需要一顆前向激光雷達(dá)和一顆360度全包覆車身的毫米波雷達(dá)。或許未來，行業(yè)不用再為雷達(dá)的布置而絞盡腦汁了。

從這個(gè)角度講，飛凡R7的自動(dòng)駕駛功能確實(shí)可以期待一下。至于4D成像雷達(dá)，它的“進(jìn)化史”也在持續(xù)更新中。

4D不止多了一個(gè)度 進(jìn)化大有乾坤

在技術(shù)趨勢(shì)上，一些廠商已經(jīng)開始從24GHz（12.5mm）轉(zhuǎn)向研發(fā)綜合性能更好的77GHz（3.9mm）毫米波雷達(dá)產(chǎn)品。波長越短，意味著角分辨率越高，獲得的點(diǎn)云圖密度越高，成像就越精準(zhǔn)。

同時(shí)77GHz的4D毫米波成像雷達(dá)更適合長距探測(cè)，體積也可以做到更小，提高了車型設(shè)計(jì)的靈活度。國際上，恩智浦、大陸、博世、安波福、采埃孚等Tier1基本完成對(duì)該領(lǐng)域的布局；國內(nèi)包括隼眼科技、華域汽車、華為、為升科科技（臺(tái)灣）等公司也紛紛推出了77GHz的4D成像雷達(dá)解決方案。

根據(jù)Yole Développement的測(cè)算，4D雷達(dá)市場(chǎng)規(guī)模將從2021年的3億美元增長到2025年的35億美元，期間成像雷達(dá)的市場(chǎng)將從1億美元增加至43億美元，年復(fù)合增長率為109%，遠(yuǎn)高于汽車?yán)走_(dá)市場(chǎng)整體增長水平。毫無疑問，接下來幾年雷達(dá)市場(chǎng)的剿殺將異常激烈。

4D成像雷達(dá)是否會(huì)勝出，除了取決于產(chǎn)品本身的競(jìng)爭(zhēng)力外，適配芯片的規(guī)格也十分關(guān)鍵。畢竟上層建筑好不好，地基占很大的權(quán)重。4D成像雷達(dá)一般包含射頻前端MMIC、數(shù)字信號(hào)系統(tǒng)DSP和后端算法等主要硬件?！?D成像雷達(dá)的發(fā)展趨勢(shì)有一個(gè)明顯特征是，前端會(huì)有更多通道，后端會(huì)有更強(qiáng)的算力需求”，隼眼科技CTO張慧這樣說。

簡(jiǎn)單理解，前端收發(fā)通道數(shù)量越多，提供點(diǎn)云數(shù)據(jù)的能力就越強(qiáng)，識(shí)別物體會(huì)更加精準(zhǔn)。當(dāng)下主流的車載4D成像毫米波雷達(dá)多是通過2片MMIC芯片級(jí)聯(lián)，實(shí)現(xiàn)48個(gè)通道（6發(fā)8收）。增加通道數(shù)，意味著要增加更多的芯片級(jí)聯(lián)。

此外，4D成像雷達(dá)的一個(gè)發(fā)展趨勢(shì)是與人工智能技術(shù)的融合更深了。當(dāng)毫米波雷達(dá)和深度學(xué)習(xí)得到的信息相融合時(shí)，會(huì)產(chǎn)生大量的算法需求，這也對(duì)處理器提出了更高要求。處理器的性能極大決定了雷達(dá)前端和后端的使用效果。相比于通過增加天線數(shù)量提高分辨率的傳統(tǒng)方法，芯片級(jí)聯(lián)逐漸受到行業(yè)認(rèn)可。恩智浦在今年早些時(shí)候推出的S32R45、S32R41成像雷達(dá)處理器，采用16nm制造工藝，是業(yè)內(nèi)為數(shù)不多能夠勝任高達(dá)4片MMIC芯片級(jí)聯(lián)的產(chǎn)品。在高達(dá)12發(fā)16收等效192個(gè)虛擬通道算力的需求下，據(jù)稱S32R45一片就能搞定。

事實(shí)上，車載雷達(dá)芯片和手機(jī)應(yīng)用處理器一樣都遵從摩爾定律的發(fā)展，也就是說，車載雷達(dá)芯片也會(huì)向更先進(jìn)技術(shù)節(jié)點(diǎn)（如7nm）和更集成的方向發(fā)展。不過，對(duì)于角雷達(dá)這類不需要較強(qiáng)分辨力或成像能力的產(chǎn)品，現(xiàn)階段的技術(shù)水平已經(jīng)能滿足所需。

目前恩智浦正在開發(fā)第六代雷達(dá)芯片，具體規(guī)格還沒公開。不過在提供芯片之余，恩智浦還提供雷達(dá)的軟件算法，從軟件層面提升雷達(dá)的角分辨率，同時(shí)解決車與車之間雷達(dá)工作產(chǎn)生的干擾問題。

4D成像雷達(dá)在傳統(tǒng)3D毫米波雷達(dá)基礎(chǔ)上不止多了一個(gè)探測(cè)維度，目前技術(shù)的迭代與升級(jí)似乎還不是最理想的狀態(tài)。為升科科技CTO蔡青翰也說，目前毫米波雷達(dá)發(fā)展到4D雷達(dá)或4片級(jí)聯(lián)雷達(dá)，遠(yuǎn)遠(yuǎn)沒有走到雷達(dá)所能達(dá)到的盡頭。傳統(tǒng)毫米波雷達(dá)最大的缺點(diǎn)在于角分辨率不足，如今分辨率提上來了，若再繼續(xù)通過芯片級(jí)聯(lián)的方式提高分辨率，邊際效益明顯會(huì)打折扣。

他提出一點(diǎn)，4D成像雷達(dá)更突出的問題是動(dòng)態(tài)范圍的不足。以目前4片級(jí)聯(lián)技術(shù)來看，要做出一款對(duì)環(huán)境感知更強(qiáng)的車載傳感器，動(dòng)態(tài)范圍還有很大提升的空間。比如在反射性能較差的介質(zhì)中，雷達(dá)的動(dòng)態(tài)范圍可以確保必要的靈敏度。

動(dòng)態(tài)范圍其實(shí)也很好理解，以相機(jī)為例，動(dòng)態(tài)范圍越大，捕捉到的高光區(qū)和陰影區(qū)的圖像就越充滿細(xì)節(jié)。譬如最近幾年，手機(jī)行業(yè)已經(jīng)開始關(guān)注相機(jī)的AI 降噪與 HDR 融合。如果4D成像雷達(dá)解決了這一問題，未來會(huì)不會(huì)是雷達(dá)為主攝像頭為輔呢？