量产大幕即将拉开 4D毫米波雷达正在加速上车

AllbetGaming 3周前 (09-04) 科技 3 0

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自动驾驶的快速演进,使先进感知技术 " 上车 " 速度远超预期。比如激光雷达,前几年在很多人眼里还可望而不可及,今年就随着部分新车的陆续交付正式进入量产时代。


那么在激光雷达之后,下一个接力上车的先进感知技术会是哪个呢?目前来看,大概率是 4D 成像毫米波雷达。


作为传统车载毫米波雷达的 " 升级版 ",4D 雷达由于在原有对距离、速度、方位等的探测上,增加了对目标高度维的测量,可以实现更精准的探测效果,正成为业界用来优化智能驾驶感知系统的又一重要抓手。


据不完全统计,目前国内已至少有接近 20 家本土企业在开展 4D 成像毫米波雷达相关的研发,其中大部分企业计划在今明两年正式进入量产。这意味着,国产 4D 毫米波雷达有望在 2023 年左右迎来一波 " 上车 " 高峰,进入技术兑现。

1、什么是4D毫米波雷达


雷达,是一种利用电磁波探测目标的电子设备。其基本原理是,雷达发射电磁波,电磁波到达目标后反射,雷达的接收器收到回波,由此获得目标至电磁波发射点的距离、相对速度、方位等信息。


当前汽车的毫米波雷达主要用于确定目标和发射点的距离、相对速度、方位等信息,所以汽车普通的雷达也叫3D毫米波雷达。4D 毫米波雷达之所以称为 4D,是因为它不仅可以检测物体的距离、相对速度和方位角(球坐标系中的角度测量值),还可以检测物体高于道路水平面的高度,这里不代表高度是第四维(4D),其实时间是第四维。4D毫米波雷达利用时间来确定高度相关的信息。


4D毫米波雷达由于拥有立体探测能力和一定的边缘轮廓识别,可以滤除假警报,提供最佳的灵敏度。雷达使用最低的检测阈值,即使是最微弱的噪声也能被报告出来。后处理和跟踪用于过滤随机噪声,而校准方案允许达到极低的旁瓣水平。


4D毫米波雷达另外还能够提供真实的路径规划,可以在300米以上的范围内创建道路的详细图像(类似于激光雷达的点云),捕捉和识别汽车周围物体的大小(加上边缘的识别,这也就是为啥有人叫4D成像雷达)、位置和速度数据,这也就是为啥很多人觉得他拥有部分激光雷达的功能。


4D 成像雷达的底层原理和普通毫米波雷达底层技术类似,典型的雷达系统使用一组天线元件,每个元件都有一个宽波束。然后,他们可以通过称为数字波束形成的过程以数字方式组合这些以创建窄波束阵列,从而提高最终图像的分辨率。

2、赛道相当拥挤


某种程度上,4D 毫米波雷达可以说是 3D 毫米波雷达的升级版。与激光雷达相比,首先 4D 毫米波雷达的成本上仅为激光雷达的 10%-20%,其次,激光雷达存在一个缺陷:容易受到雨雾天气变化的影响。而 4D 成像雷达就算遇到下雨天气,侦测范围还是可以达到数百米。


但是4D毫米波的点云数量是远少于激光雷达,仅仅相当于8-16线的早期激光雷达,当前激光雷达主流128线,所以从智能AI和精准性方面来看激光雷达有他独特的优势。


所以,4D毫米波雷达一方面可以逐步取代传统的3D毫米波雷达,另一方面可以作为激光雷达的补充或替代,随着自动驾驶技术的进一步发展,4D毫米波雷达的渗透率会逐渐增加。


随着自动驾驶技术的进一步发展,4D 毫米波雷达的渗透率会逐渐增加。根据 Yelo 预测,未来全球 4D 毫米波雷达的市场在 2027 年达 35 亿美元。


目前,这个赛道已经相当拥挤,不仅有 Continental、Bosch、Hella、Denso、Aptiv 和 Veoneer 等传统巨头,还有 Ainstein、Arbe、Oculii、RFIsee、Vayyar 等新势力。在中国,华为、华域、福瑞泰克、森思泰克、楚航科技、威孚科技等公司也对该领域进行了布局。


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所以通过以上发现,其实4D毫米波雷达大批量应用的条件已经具备,可以预见,接下来会大批量出现在我们日常使用的汽车上面,也会推高当前智能驾驶汽车的功能和安全体验,助力智能汽车的发展。


3、量产大幕正在拉开


得益于测高能力、角分辨率、点云密度等的显著提升,4D 毫米波雷达正被认为是自动驾驶从 L2 向 L3 甚至更高阶的 L4/L5 演进的重要支撑。


安波福中国研发中心产品开发总监张磊就认为,对于 L2,自动驾驶系统主要面对的感知对象是障碍物,对于环境是要忽略掉的,但到了 L2++ 阶段,除了对目标的感知,还需要更多地去感知环境,在这种情况下,传统毫米波雷达性能显然无法满足需求。" 所以 4D 雷达是伴随着高阶自动驾驶自然出现的 ",他表示。


NXP 在此前发布的成像雷达白皮书中也表示,随着具备商业可行性的 4D 成像雷达技术问世,将对面向 L2+ 和更高级别汽车部署的 ADAS 传感器组合产生重大影响,不仅可以助力实现 L2+ 级安全和舒适功能的广泛应用,还将为 L4/L5 级完全自动化铺平道。


而出于对 4D 雷达感知能力的肯定,目前已经有不少车企及技术提供商宣布了这项技术的量产计划。


近日,长安深蓝品牌首款战略车型深蓝 SL03 正式上市,新车提供选装的高阶智能驾驶辅助系统就确认将搭载 1 颗 4D 成像毫米波雷达,配合 4 颗高密度点云毫米波雷达、12 颗超声波传感器、10 颗高性能摄像头、一个 DMS 摄像头以及 6 个微碰传感器,进行车内外感知。其中,4D 成像雷达据悉来自于森思泰克,不过官方并没有公布搭载该系统新车的具体交付时间。

面向 4D 成像雷达,森思泰克规划了多款产品,包括两款 4D 成像前向雷达:STA77-6 高分辨远程雷达、STA77-8 高分辨远程雷达,和一款角雷达 STA79-8。其中 STA77-6 采用了 6 发 8 收设计,作用距离达 280m,STA77-8 采用了 12 发 16 收设计,作用距离达 350m,相关产品据悉已经接连拿下了国内多个头部车企前装量产平台化项目定点。


即将于 9 月下旬正式上市的飞凡 R7,搭载的是采埃孚的 4D 长距离成像雷达,该定点项目去年就已经公布。据当时官宣的信息,这款雷达拥有 192 个通道,分辨率是传统汽车雷达的 16 倍,水平探测角度为 ± 60 °,最远探测距离可以达 350m。


华域汽车电子分公司自主研发的 4D 成像毫米波雷达产品,则实现了对友道智途等商用车智驾客户的小批量供货。据了解,华域汽车此前已经规划了两款 4D 雷达,分别是 LRR30 和 LRR40,其中前者采用了 2 片 MMIC 级联,实现 6 发 8 收,后者采用了 4 级联设计,实现 12 发 16 收。


目前已经实现供货的猜测是 LRR30,该产品最多可以输出 1024 点 4D 点云,并追踪多达 64 个目标,最远探测距离可达 300m,官方称识别 180 米远的易拉罐或者 190 米外的橡胶轮胎都不在话下。LRR40 最多可输出 3072 点 4D 点云及 128 个目标,最远探测距离可达 350m。


纵目科技第一代短距离 4D 毫米波雷达 ZM-SDR1,也已经进入了量产阶段,目前已知定点客户有金康、美团、JAC 等,预计今年出货量在 40W 颗以上。该产品采用了双模设计,可兼容高速 ADAS 应用和低速泊车应用,通过软件手段实现长短距切换。比如在高速 ADAS 场景中,实现 80 - 100 米范围内的检测,在低速 AVP 的模式下,可以进入另外一种模式,实现更近距离的检测。


另外,诸如保隆科技、福瑞泰克、几何伙伴、川速微波、纳瓦电子、木牛科技(点击查看前述企业 4D 毫米波雷达申报 2022 金辑奖信息)、楚航科技、雷科防务等本土技术提供商也均在开展相关的技术研发,其中绝大部分企业的量产时间都定在今明两年。


例如福瑞泰克的 4D 毫米波雷达,据悉也已经获得了项目定点,相关车型预计于年底量产上市。纳瓦电子的 6 发 8 收成像雷达正在跟整车厂对接测试,12 发 16 收成像雷达计划今年年底实现量产,预计明年开始大批量应。蛮酷科技 4D 成像毫米波雷达计划 2022 年完成开发,2023 — 2024 年完成 4D 雷达产线建设,开始乘用车前装项目量产,2024 年正式投入量产。


不难预见,2023 年左右国产 4D 雷达将初步实现规模化量产,正式迎来一波上车高峰。


来源:盖世汽车 ,机器之心Pro,VehicleEngineering

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