4D成像雷達時代正在來臨，毫米波雷達市場或將發生鉅變。

今年年初，Waymo釋出的第五代感知系統中，為自動駕駛量身定製了4D成像雷達系統；而傳統毫米波雷達巨頭大陸集團已經宣佈了新型ARS 540毫米波雷達，這款4D成像雷達最快將於2021年中實現量產，寶馬或將成為首家使用4D成像雷達的汽車製造商；華為近期也釋出了4D成像雷達。2021年被視作4D成像雷達進入了市場化量產元年。

可以看到，傳統毫米波雷達巨頭、自動駕駛科技巨頭以及初創企業等都開始入局4D成像雷達這一領域。

一直以來，傳統毫米波雷達存在無法高密度點雲成像，不能有效地解析目標的輪廓與類別、角解析度低、不能檢測靜止目標等技術侷限。而面對鐳射雷達成本居高不下，量產門檻高，業界也一直在探索更高效能的毫米波雷達。

全新一代的4D成像毫米波雷達，增加了對目標高度維度資料的探測和解析，能夠實現距離、方位、高度以及速度四個維度的資訊感知，可以有效地解析目標的輪廓、類別等等，並具備高角解析度，可以完美彌補傳統毫米波雷達的短板。

同時4D成像雷達具備在全天候情況下穩定的高效能表現，且中短期內量產成本要遠遠低於鐳射雷達，4D成像雷達會在追求極致價效比，不能規模採用鐳射雷達，但又需要有鐳射雷達的部分優勢功能如靜止目標檢測等的城市L3、AVP等場景下，迅速佔據重要位置。

近幾年，傲酷雷達Oculii率先在全球力推毫米波雷達的4D點雲成像技術及產品，現在4D成像已經成為毫米波雷達業界共識和主流發展方向。

為什麼需要4D成像？

隨著自動駕駛的升級，對於前向感知和360感知能力的提升需求，也促使感測器效能必須逐步提升。

特斯拉推出了FSD 3D立體視覺，使自動駕駛能力有了質的提高；鐳射雷達的3D環境感知是其顯著優點；相比之下，只有毫米波雷達還停留在距離和方位的2D平面感知，缺少高度這個維度的感知，毫米波雷達升級的3D感知勢在必行。這樣使得三大感測器融合時，都是3D環境的完整融合。

郄建軍指出，但如果將毫米波雷升級達到4D成像時代，和FSD立體視覺融合，全天候全天時備份，將形成一套更加完美的感知方案，據悉這也是特斯拉近期的一個工作重點。

“這種情況下，不採用鐳射雷達，特斯拉也能比較容易地實現全自動駕駛能力。”郄建軍表示。

毫米波雷達在黑暗和多種惡劣天氣條件中可保證正常工作，這一重要的物理特性也決定了其在感知方案中的不可替代性。

但在面向L3及以上級別的自動駕駛功能中，傳統毫米波雷達有著難以突破的瓶頸。除了缺少高度維度的感知外，水平角解析度低、難以檢測橫穿目標和靜止目標等，在將影響系統在某些場景對環境感知的安全可靠性。

以高度維度感知為例，傳統毫米波雷達可以探測前方道路上有靜態障礙物反射點，但因為無法實現識別靜態障礙物的高低和大小，因此不能將道路障礙物與空中的天橋、交通標示路牌、龍門架這類靜態物品區別開，又或者區分障礙物是一個可以正常壓過的井蓋還是一個需要減速的減速帶。

所以，即便探測到了障礙物，因為在演算法中很難去將靜態物歸類識別進而正確決策和行動，因此只能直接濾掉以避免誤警導致過多的錯誤剎停。

“但這樣做的副作用也很明顯。” 郄建軍表示，他舉例在特斯拉發生的中國臺灣地區事故中，大貨車側翻躺著路中央，在視覺因為種種原因失效的情況下，前向毫米波雷達竟然“視而不見”，“這可能就是因為雷達對靜止障礙物直接忽略造成的。”

而4D成像雷達的出現，這些困難將迎刃而解。

4D成像雷達不僅實現了比較精確測高，且能生成周圍環境的立體點雲圖像，使其具備類似鐳射雷達感測器的環境感知效能，對靜止物體更是精準檢測，加上毫米波對速度測量非常敏感，可以用於各類障礙物精準避障。還可以純用雷達做SLAM建圖和精準定位。從而支援更安全和更準確的決策。

雖然4D成像雷達大規模量產尚未啟動，未來是否可以起到理想的作用等也暫未可知。但郄建軍表示，4D成像雷達的效能優勢非常明顯，在L3及以上系統的感知中將佔據非常重要的席位。

搶佔先機

隨著4D成像雷達的量產開啟，一場圍繞下一代毫米波雷達的市場爭奪戰悄然打響，部分企業已經搶佔了市場先機。

今年年初，傳統毫米波雷達巨頭海拉宣佈與傲酷雷達建立戰略伙伴關係並且參與了戰略投資，透過整合後者開發的4D高畫質成像雷達軟體方案，進一步提升77GHz雷達的效能。雙方預計首款產品將在2023年實現量產。同時，傲酷雷達也在自己獨立開發4D成像雷達產品，直接面對車廠提供產品。

這表明，在4D成像雷達市場，一直引領潮流的傲酷雷達與大陸、Waymo這類巨頭站在了同一水平線上，在主機廠裡進行直接產品和方案角逐或者也可以在軟體層面授權4D成像模組方面的合作。

傲酷雷達採用了世界首創的虛擬孔徑成像（VAI）技術，可以在MIMO天線的基礎上再虛擬出20-30倍的虛擬天線。

這相當於在普通硬體水平的基礎上，創造性地依靠軟體演算法來實現虛擬雷達孔徑，模擬出許多倍天線，可以實現雷達4D高畫質成像，橫向縱向角解析度等各項效能大幅提升。而硬體的BOM和傳統毫米波基本一樣。傲酷雷達已經推出了Eagle前向雷達和角雷達兩款產品。其中Eagle前向雷達的水平FOV120度，探測距離可以覆蓋300-400米，橫向和縱向角解析度均達到1度以內，可以對移動及靜止物體實現高畫質立體點雲成像。可廣泛用於L3/L4級別各種場景下的自動駕駛，可做好視覺和鐳射雷達的全天候備份，使系統的整體安全效能提升一個到兩個9。

另外，傲酷的Falcon角雷達，尺寸僅6釐米見方，FOV120度，水平角解析度1-2度。同樣實現立體高畫質成像，不但可以感知周邊動態與靜態的車輛行人，而且可以做SLAM定位，精度達10釐米。該角雷達產品特別適合在L3/L4自主代客泊車、無人物流等低速場景發揮重要作用。

據悉，上述兩款4D成像雷達產品已經小規模量產。

傲酷現已和通用汽車、亞馬遜、海拉、現代摩比斯、長城汽車、AutoX等多家國內外知名Tier1、主機廠及企業展開深度合作，涉及L3、L4（無人駕駛出租車、無人物流小車）、車路協同、AGV等多領域，並且已經和多家合作伙伴聯合開發的專案將於2021年實現量產。

主流技術方向

據介紹，目前市場上主要有四類方案，包括採用77G和79G標準晶片透過二級/四級聯/或八級聯增加實體天線MIMO的方式；或者採用4D成像專用晶片、超材料或者SAR成像、特殊天線陣等等方式來實現4D成像。

這種一般的4D成像方案，主要是依靠增加更多晶片、更多或更特殊的天線的方式來實現。

但4D成像雷達最終能否大規模量產上車，不止是技術上要先進，在成本、尺寸、功耗、重量等多方面也要達到車廠的要求，這些要求使得一般的4D成像方案看上去很美但不一定實用。對主機廠來說，毫米波雷達最好具有4D成像的效能，但價格和尺寸等與傳統毫米波雷達基本一致。

相比之下，傲酷雷達全球首創依靠軟體演算法來實現虛擬雷達孔徑，最終實現雷達4D高畫質成像，這本身就代表了極高的演算法與軟體水平，而該方案在成本、尺寸、功耗等各方面也更容易實現車規級量產的條件。

過去幾年，傲酷雷達一直致力於4D成像雷達，其推出的產品方案具有高性價比和大規模量產潛力。在未來的4D成像雷達市場量產角逐中，傲酷雷達極有可能將佔據C位。