4D毫米波雷達(dá)，為何成為行業(yè)“新寵”？

“博世已完全放棄開發(fā)自動(dòng)駕駛激光雷達(dá)。”相信大家都已經(jīng)知道德國《商報(bào)》剛爆料的新聞。

博世放棄激光雷達(dá)，在于其投入重資研發(fā)的MEMS（Micro-Electro-Mechanical-System，微機(jī)電系統(tǒng)）技術(shù)的復(fù)雜性及漫長的開發(fā)時(shí)間。該公司一位發(fā)言人證實(shí)稱，“考慮到技術(shù)的復(fù)雜性和上市時(shí)間，博世不久前決定，不再對(duì)激光雷達(dá)傳感器的硬件開發(fā)投入任何額外資源�！�

但是，很多國內(nèi)媒體報(bào)道這件事，卻沒有講明的是，作為全球汽車毫米波雷達(dá)“ABCD”四大巨頭之一，博世手里還有“絕不放棄”的技術(shù)，那就是工作在77Ghz頻段的4D毫米波雷達(dá)。這才是博世重兵防護(hù)的地方。

博世也坦承，激光雷達(dá)對(duì)L3級(jí)自動(dòng)駕駛非常重要。因?yàn)�，雖說行業(yè)內(nèi)4D毫米波雷達(dá)正在風(fēng)生水起，但也并不能“平替”激光雷達(dá)。不過，4D毫米波雷達(dá)究竟有什么重要的潛力，值得博世這樣的巨頭寧可放棄激光雷達(dá)也不放棄呢？

“新寵”誕生于“打臉”

值得一提的是，在此之前，另一汽車零部件巨頭采埃孚也已退出激光雷達(dá)競逐。采埃孚曾投資1億美元左右參股Ibeo（激光雷達(dá)“鼻祖”），但隨著Ibeo破產(chǎn)，采埃孚也放棄了激光雷達(dá)。

而在整車企業(yè)方面，特斯拉更是很早就放棄了激光雷達(dá)。

不過，今年2月，特斯拉向歐洲監(jiān)管機(jī)構(gòu)提交的車輛變更申請(qǐng)中明確，即將量產(chǎn)的第4代Autopilot硬件HW4.0加增了一顆高分辨率4D毫米波雷達(dá)。此前，特斯拉先后移除了毫米波雷達(dá)和超聲波雷達(dá)，試圖All in視覺路線。

這種“打臉”的事一出，行業(yè)沸騰，原來你這濃眉大眼的也干這事啊。接著，4D毫米波雷達(dá)頓時(shí)成了行業(yè)“新寵”。據(jù)不完全統(tǒng)計(jì)，目前國內(nèi)至少有近20家本土企業(yè)著手研發(fā)4D毫米波雷達(dá)產(chǎn)品。

為什么呢？原因在于，相比于傳統(tǒng)毫米波雷達(dá)，4D雷達(dá)由于增加了高度信息，能夠更準(zhǔn)確識(shí)別靜態(tài)物體，也就是所謂的具備“成像”能力。加上價(jià)格千元左右，相比動(dòng)輒六七千元甚至上萬元的激光雷達(dá)，在汽車行業(yè)“卷”到極致的當(dāng)下，成本優(yōu)勢顯露無疑。

并且，相比激光雷達(dá)，4D毫米波雷達(dá)繼承了傳統(tǒng)毫米波雷達(dá)全天候抗干擾的優(yōu)勢，并且不受光線、煙霧、灰塵、霧霾的影響，在夜晚、雨雪等環(huán)境下都能正常工作，適應(yīng)性更強(qiáng)。

像中金公司就認(rèn)為，4D成像雷達(dá)能夠全方位提升毫米波雷達(dá)性能，有望使毫米波雷達(dá)成為ADAS系統(tǒng)中的核心傳感器之一，是毫米波雷達(dá)未來發(fā)展的重要方向。

實(shí)際上，4D毫米波雷達(dá)并非一項(xiàng)陌生的新技術(shù)。2018年底，為了與英飛凌、恩智浦兩大廠商競爭，德州儀器TI提出4D成像毫米波雷達(dá)概念，推出基于AWR2243 FMCW（調(diào)頻連續(xù)波）單芯片收發(fā)器的4片級(jí)聯(lián)4D毫米波雷達(dá)全套設(shè)計(jì)方案，其中集成了雷達(dá)開發(fā)商最難搞定的天線。

2020年3月，谷歌旗下Waymo公司發(fā)布第五代自動(dòng)駕駛系統(tǒng)感知方案，將毫米波雷達(dá)升級(jí)為4D成像雷達(dá)，使得4D毫米波雷達(dá)技術(shù)首次應(yīng)用于車端。

而在今年CES演講中，英特爾旗下的Mobileye首席執(zhí)行官Amnon Shashua更強(qiáng)調(diào)了4D成像毫米波雷達(dá)在汽車中的應(yīng)用場景。他表示：“到2025年，除了在汽車正面，其他地方我們只想要（4D）毫米波雷達(dá)，不想要激光雷達(dá)�！�

“春江水暖鴨先知”，實(shí)際上，國內(nèi)市場4D毫米波雷達(dá)的“卷”早就開始。而且，自2022年下半年以來，4D毫米波雷達(dá)加快“上車”步伐，主要搭載車型有飛凡R7、深藍(lán)SL03、理想L7等。而一些車型更是既要激光雷達(dá)，也要4D毫米波雷達(dá)。

當(dāng)然，早在此前半年多的2021年10月，博世就在上海首次展出了第五代毫米波雷達(dá)至尊版（當(dāng)時(shí)的叫法），最遠(yuǎn)探測距離302米，水平視場角120度，垂直視場角24度。

與此同時(shí)，博世的老對(duì)手大陸集團(tuán)、采埃孚、安波福也都沒閑著。比如，大陸集團(tuán)有全球首個(gè)投入量產(chǎn)的4D毫米波雷達(dá)ARS540，采埃孚的4D雷達(dá)拿到了上汽的定點(diǎn)。而彼時(shí)的國內(nèi)市場，包括森思泰克、福瑞泰克、為升科（CubTEK）、川速微波等多家企業(yè)也已經(jīng)進(jìn)入4D賽道。

到了2023年，競爭更加白熱化，投入4D毫米波雷達(dá)研發(fā)、量產(chǎn)的企業(yè)更多。就在8月15日，禾賽科技CEO及創(chuàng)始人李一帆，還以個(gè)人身份參與了傲圖科技的首輪融資。

據(jù)悉，傲圖的首款進(jìn)入量產(chǎn)階段的產(chǎn)品Altos V1已經(jīng)做到，“目前全球唯一成熟的、非FPGA的4片級(jí)聯(lián)（12TX、16RX）4D成像雷達(dá)產(chǎn)品�！辈⑶遥�在綜合性能不弱于行業(yè)巨頭采埃孚、博世、大陸等同類產(chǎn)品表現(xiàn)的情況下，Altos V1的價(jià)格僅為前者的1/2甚至更低。

而博世可以放棄激光雷達(dá)，但是絕不會(huì)放棄4D毫米波雷達(dá)。去年8月，博世與來自瑞典的創(chuàng)新射頻天線技術(shù)公司（GapWaves）達(dá)成協(xié)議，聯(lián)合開發(fā)和生產(chǎn)滿足車載高分辨率要求的毫米波雷達(dá)天線。

所以，被戲稱為“ABCD”（即Autoliv、Bosch、Continetal、Dephi）的巨頭們，以及國內(nèi)拔尖的初創(chuàng)公司們，都投入重金、重兵在此，4D毫米波雷達(dá)的未來咋樣，這是顯而易見的事。

并非一蹴而就

特斯拉用“打臉”的事實(shí)證明，即便是純視覺方案，仍需要4D毫米波雷達(dá)作為系統(tǒng)冗余。此外，“多傳感器融合”作為業(yè)內(nèi)普遍認(rèn)同的智駕解決方案，4D成像雷達(dá)顯然會(huì)在其中占據(jù)一席之地。

不過，一個(gè)重要的事實(shí)是，4D毫米波雷達(dá)并不能“平替”激光雷達(dá)，這是它技術(shù)上跟激光雷達(dá)異構(gòu)所決定的。當(dāng)然，這并不影響4D毫米波雷達(dá)的看漲行情。

4D毫米波雷達(dá)的好處我們就不多說了，我們只要清楚地知道， 4D毫米波成像雷達(dá)的研發(fā)和應(yīng)用并非一蹴而就的事，目前仍有許多技術(shù)難點(diǎn)需要不斷優(yōu)化和改進(jìn)。從我們的表中也可以看到，能夠量產(chǎn)4D毫米波雷達(dá)的，還是少數(shù)，多數(shù)還在研發(fā)階段。

具體而言，首先，4D雷達(dá)需要多個(gè)指標(biāo)同時(shí)滿足主機(jī)廠的條件要求，需要同時(shí)提高距離分辨率、角度分辨率、速度分辨率，才能達(dá)到一個(gè)比較好的成像效果，單一指標(biāo)的強(qiáng)大對(duì)最終成像的意義不大，這對(duì)4D毫米波雷達(dá)廠商來說，要做到“門門優(yōu)秀”不是件容易的事。

其次，要想將4D毫米波雷達(dá)的技術(shù)優(yōu)勢都充分發(fā)揮出來，就需要將它跟攝像頭做前融合，但是，4D毫米波雷達(dá)的通道數(shù)多、數(shù)據(jù)量比較大，與視覺做前融合對(duì)算力的要求比較高，也含著算法問題，而傳感器端的算力是不夠用的，因?yàn)楹撩撞ɡ走_(dá)芯片的內(nèi)存有限。

因此，如果數(shù)據(jù)的點(diǎn)云密度比較高，前融合就需要放在域控制器里做。但這也存在問題，一方面4D毫米波雷達(dá)的高數(shù)據(jù)速率和數(shù)據(jù)壓縮會(huì)給集中式架構(gòu)帶來挑戰(zhàn)，另一方面天線和處理器之間信號(hào)傳輸?shù)膸�寬和速率也�?huì)影響到探測精度。

所以，要解決這些矛盾，4D毫米波雷達(dá)廠商需要對(duì)中央域控制器有足夠深刻的理解，或者是跟一家域控制器廠商或芯片廠商深度綁定。比如，安霸半導(dǎo)體（Ambarella）收購傲酷雷達(dá)（Oculii）后，推出的全新一代4D成像雷達(dá)。但我們知道，這些核心技術(shù)至少目前國內(nèi)企業(yè)鮮有能掌控的。

另外，前融合需要4D毫米波雷達(dá)跟攝像頭做聯(lián)合標(biāo)定，但聯(lián)合標(biāo)定又很難。此外，4D毫米波雷達(dá)有距離信息，而攝像頭則沒有。那么在兩者聯(lián)合標(biāo)定時(shí)，如何處理也是個(gè)很大的問題。

而且，天線通道的數(shù)量問題和芯片級(jí)聯(lián)的問題，也有很強(qiáng)的技術(shù)含量。比如，國內(nèi)一些公司多是參考ABCD的傳統(tǒng)設(shè)計(jì)經(jīng)驗(yàn)，而4篇芯片級(jí)聯(lián)的12T16R（12個(gè)發(fā)射通道，16個(gè)接收通道）天線陣列如果自己從頭開始設(shè)計(jì)，光是仿真量和服務(wù)器需求就已經(jīng)構(gòu)成門檻。

4D毫米波雷達(dá)還有個(gè)問題，就是EMC（電子兼容性）很難通過。這個(gè)關(guān)鍵在于，需要考慮如何避免對(duì)外界的干擾（包括干擾車外的物體以及車內(nèi)的車載收音機(jī)等），以及如何對(duì)抗來自外界的干擾。不過，EMC的問題在前期模擬中很難被發(fā)現(xiàn)，需要在實(shí)驗(yàn)過程中才能發(fā)現(xiàn)。

相比于激光雷達(dá)來說，4D毫米波雷達(dá)的性價(jià)比算很高。但是，與成熟的3D毫米波雷達(dá)相比，其優(yōu)勢目前還不是那么明顯。所以，4D毫米波雷達(dá)目前只能算是“預(yù)熱”，有業(yè)內(nèi)人士認(rèn)為還要等2—4年才能成熟。

當(dāng)然，有人是很樂觀的。楚航科技CEO楚詠焱在接受媒體采訪時(shí)曾表示，“毫米波雷達(dá)是汽車感知的一個(gè)戰(zhàn)略點(diǎn)，是唯一具有全天候感知能力的傳感器。它的感知反饋量最為豐富，距離、速度、角度、水平角度無所不包，現(xiàn)在是4D，未來可能做到5D、6D、7D�！�

不過，楚詠焱也承認(rèn)，4D毫米波成像雷達(dá)量產(chǎn)仍需要解決一些問題，比如測試。包括需要足夠精準(zhǔn)的測試設(shè)備，測試?yán)走_(dá)系統(tǒng)是否符合客戶要求。但目前行業(yè)缺乏統(tǒng)一標(biāo)準(zhǔn)的評(píng)估方法和手段。

5D、6D、7D什么的還很遠(yuǎn)，但是，4D毫米波雷達(dá)還是有潛力的。高工智能汽車研究院數(shù)據(jù)預(yù)測，國內(nèi)市場L2+及以上新車毫米波雷達(dá)搭載率有望在2025年突破50%。

同時(shí)，4D毫米波雷達(dá)預(yù)計(jì)到2023年搭載量有機(jī)會(huì)突破百萬顆，到2025年占全部前向毫米波雷達(dá)的比重有望超過40%。

最后，誰能“笑傲江湖”呢？這是個(gè)非常有趣的問題。