什么是4D毫米波雷達(dá)？4D毫米波雷達(dá)與傳統(tǒng)雷達(dá)有何區(qū)別？

在2023年的CES上，4D成像毫米波雷達(dá)（簡(jiǎn)稱4D毫米波雷達(dá)、4D成像雷達(dá)或4D雷達(dá)）備受矚目。許多芯片公司推出或更新了他們的成像雷達(dá)解決方案，雷達(dá)系統(tǒng)制造商也帶來(lái)了他們的成像雷達(dá)產(chǎn)品。其中，Mobileye CEO Amnon Shashua在CES演講中表示，到2025年除了前置激光雷達(dá)之外，只想要4D雷達(dá)，引發(fā)業(yè)內(nèi)人士對(duì)4D毫米波雷達(dá)的關(guān)注。甚至有業(yè)內(nèi)專家猜測(cè)，4D成像雷達(dá)將在不久的將來(lái)取代激光雷達(dá)。

什么是4D毫米波雷達(dá)？

4D毫米波雷達(dá)，又稱成像雷達(dá)，除了原有功能外，還可以處理高度信息?？蓹z測(cè)物體的方位、距離、速度、高度等四維數(shù)據(jù)。同時(shí)，4D成像毫米波雷達(dá)具有像素級(jí)的角分辨率，可以分辨目標(biāo)物體的輪廓，讓雷達(dá)實(shí)現(xiàn)類似激光雷達(dá)的成像功能。

在性能方面，4D雷達(dá)是傳統(tǒng)毫米波雷達(dá)的升級(jí)版。在成本方面，4D雷達(dá)的成本僅為激光雷達(dá)的10%-20% 。

4D毫米波雷達(dá)與傳統(tǒng)雷達(dá)有何區(qū)別？

(1) 由于缺乏高度信息，傳統(tǒng)雷達(dá)在視角上只有一個(gè)平面，無(wú)法區(qū)分目標(biāo)物體是在“路上”還是“空中”。這使得毫米波雷達(dá)無(wú)法有效發(fā)揮其在自動(dòng)駕駛感知，尤其是靜態(tài)物體識(shí)別方面的作用。4D雷達(dá)大大提高了毫米波在靜態(tài)物體識(shí)別中的置信度。

(2)具備提供目標(biāo)高度信息的能力，4D毫米波雷達(dá)可以捕捉汽車周圍目標(biāo)的空間坐標(biāo)和速度信息，還可以計(jì)算出目標(biāo)的俯仰角信息，進(jìn)而提供周圍的環(huán)境信息車，并提供更多功能，如逼真的路徑規(guī)劃、可通行空間檢測(cè)。

(3) 傳統(tǒng)雷達(dá)存在分辨率低、噪聲大等缺點(diǎn)。4D雷達(dá)通過(guò)增加實(shí)際或虛擬天線的數(shù)量，可以有效提高角分辨率，生成更多的點(diǎn)云，進(jìn)一步成像目標(biāo)物體的基本輪廓、邊緣和形狀。傳統(tǒng)的也有點(diǎn)云，但是數(shù)量少，沒(méi)有俯仰角信息。4D成像毫米波雷達(dá)可以提供俯仰角信息和更多的點(diǎn)云數(shù)據(jù)。經(jīng)過(guò)深度學(xué)習(xí)，4D雷達(dá)還可以區(qū)分行人、自行車、汽車、卡車等不同目標(biāo)。

4D毫米波雷達(dá)會(huì)取代激光雷達(dá)嗎？

未來(lái)激光雷達(dá)或4D成像雷達(dá)能否成為智能駕駛汽車的主要傳感器，可能還是要看具體場(chǎng)景。將根據(jù)不同的功能和需求開發(fā)不同的解決方案。4D毫米波雷達(dá)和激光雷達(dá)各有特點(diǎn)，可以發(fā)揮各自的長(zhǎng)處。4D成像雷達(dá)無(wú)法替代遠(yuǎn)距離高性能成像激光雷達(dá)，但預(yù)計(jì)在不久的將來(lái)，側(cè)面雷達(dá)將搭載在車輛上。

(1) 從技術(shù)角度來(lái)看，4D毫米波雷達(dá)的精度是傳統(tǒng)雷達(dá)的升級(jí)版，但與激光雷達(dá)不在一個(gè)數(shù)量級(jí)。此前有觀點(diǎn)認(rèn)為，未來(lái)4D成像毫米波雷達(dá)或?qū)⑷〈饧す饫走_(dá)。在價(jià)格方面，部分4D雷達(dá)的價(jià)格并不比Flash LiDAR便宜，單芯片4D雷達(dá)還處于早期研發(fā)階段。估計(jì)可能需要3年甚至更長(zhǎng)的時(shí)間才能建立起標(biāo)準(zhǔn)化、量產(chǎn)化的產(chǎn)品。未來(lái)4D成像雷達(dá)可能取代的應(yīng)該是傳統(tǒng)的毫米波雷達(dá)，而不是激光雷達(dá)。

(2) 從點(diǎn)云效果來(lái)看，4D毫米波雷達(dá)雖然也具備成像功能，但在點(diǎn)云密度和質(zhì)量方面仍無(wú)法與激光雷達(dá)相媲美，難以滿足高清晰度的感知需求級(jí)自動(dòng)駕駛?？紤]到當(dāng)前時(shí)間節(jié)點(diǎn)，4D成像毫米波雷達(dá)與主傳感器激光雷達(dá)在點(diǎn)云密度和質(zhì)量方面還有較大差距，4D成像雷達(dá)無(wú)法替代遠(yuǎn)距離激光雷達(dá)進(jìn)行前向感知。

(3) 在自動(dòng)駕駛場(chǎng)景中，對(duì)前向檢測(cè)精度的要求極高。車輛在向前行駛時(shí)，必須能夠準(zhǔn)確檢測(cè)和識(shí)別前方物體的大小、距離、方位、速度等信息。任何誤報(bào)或漏報(bào)都可能直接導(dǎo)致事故發(fā)生。LiDAR 可以通過(guò)掃描周圍環(huán)境形成 3D 圖像模型，并且可以在水平視野中每秒生成數(shù)百萬(wàn)個(gè)點(diǎn)云。其點(diǎn)云密度足以滿足各級(jí)別自動(dòng)駕駛的感知需求。

LiDAR 和 4D 成像雷達(dá)可以互補(bǔ)。此前，業(yè)界一直在爭(zhēng)論毫米波雷達(dá)、攝像頭、激光雷達(dá)的優(yōu)缺點(diǎn)。最后大家發(fā)現(xiàn)，用單一的傳感器是不可能實(shí)現(xiàn)自動(dòng)駕駛的，因?yàn)槊總€(gè)傳感器都有自己的優(yōu)缺點(diǎn)。只有將所有傳感器融合在一起，才能獲得自動(dòng)駕駛所需的精度和準(zhǔn)確度。

審核編輯：劉清