4D毫米波雷達是什么?4D毫米波雷達有那些應(yīng)用？

4D毫米波雷達是什么?4D毫米波雷達改善了3D毫米波重大缺陷，是智駕感知層技術(shù)路線的一支。

實現(xiàn)汽車智能駕駛需要感知層、決策層、執(zhí)行層三大核心系統(tǒng)的高效配合，其中感知層通過傳感器探知周圍的環(huán)境，目前市場上主流的汽車智能駕駛感知系統(tǒng)包括視覺感知、超聲波感知、毫米波感知、激光感知等技術(shù)路線。

分支毫米波雷達是通過天線發(fā)射調(diào)頻連續(xù)波(FMCW)，利用反射回波與發(fā)射波的時間差可計算出目標(biāo)距離。此外，毫米波雷達可也基于多普勒原理，通過發(fā)射與反射信號的頻率差異可以精確測量目標(biāo)相對于雷達的運動速度，進一步通過多目標(biāo)檢測與跟蹤算法實現(xiàn)多目標(biāo)分離與跟蹤。

目前主流毫米波雷達主要功能為測角、測距與測速，故也稱之為3D毫米波雷達。此前特斯拉Auto Pilot就是由3D毫米波提供運算支持，但是3D毫米波雷達固有的缺陷為無法測量物體高度，從而使其不能識別前方靜止物體是否會對車輛通行產(chǎn)生影響。

除此之外，3D毫米波雷達另一個缺陷是信噪比太低，存在大量誤測。當(dāng)視覺感知結(jié)果與3D毫米波雷達的結(jié)果發(fā)生沖突的時候，通常會屏蔽掉后者，這或是特斯拉Auto Pilot出現(xiàn)多次事故的原因。2021年5月，特斯拉宣布為北美市場制造的Model 3和Model Y將不配備毫米波雷達，Auto Pilot將由攝像頭系統(tǒng)提供運算支持。

4D毫米波雷達相比傳統(tǒng)雷達，增加了俯仰角的測量信息，并且角度分辨率可達到亞度(<1°)級別，能夠通過輸出大量的測量點清晰地呈現(xiàn)出目標(biāo)障礙物的輪廓。4D成像雷達也能通過神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)技術(shù)，根據(jù)呈現(xiàn)的點云圖像信息，對道路的使用者和障礙物進行目標(biāo)檢測及分類，可在最遠300m處檢測、區(qū)分、追蹤多個靜止和移動的目標(biāo)。此外，4D成像雷達在前前車剎車，防止連續(xù)追尾以及大光比、惡劣天氣等場景下能夠保持較好的性能。

4D 毫米波雷達具有諸多優(yōu)勢：

(1)性能方面：全天候：毫米波的波長比可見光 和紅外線更長，可以穿透微小的障礙物，不受天氣影響，具有“全天候”的特 點;

具備精確速度信息：毫米波雷達對速度信息感知精準(zhǔn)，有效助力算法識別 物體運動軌跡和方向;

相對稠密的點云信息：4D 毫米波雷達可以輸出包含速 度、方位角、俯仰角、距離 4 個維度的點云信息，并且點云密度相比傳統(tǒng)的毫 米波雷達大幅提升，為算法提供助力。

(2)成本方面：毫米波雷達產(chǎn)業(yè)鏈歷經(jīng) 多年發(fā)展相對成熟，芯片走向成熟化，算法端在近年日益完善，4D 毫米波雷達 擁有較好的降本潛力。因此 4D 毫米波雷達有望成為自動駕駛不可或缺的傳感 器之一，助力功能落地。

智能汽車系列：《4D成像毫米波雷達，自動駕駛最佳輔助》報告來源：幻影視界。

多方案提升分辨率，技術(shù)逐漸成熟，大規(guī)模上車指日可待

分辨率是衡量 4D 成像毫米波雷達性能的關(guān)鍵指標(biāo)，行業(yè)致力于盡可能高的提 升分辨率以助力整車智能駕駛。提升分辨率有多種路徑，可分為軟件和硬件兩 類方案，硬件方案有：芯片級聯(lián)、芯片集成、超材料改進天線等，軟件方案 有：虛擬孔徑成像、超分辨率算法等。目前 4D 成像毫米波雷達仍處于起步階 段，多種技術(shù)路線并存，預(yù)計經(jīng)過對性能與成本的權(quán)衡，路線最終將走向收 斂。同時，伴隨硬件集成化程度不斷提升，產(chǎn)品成本有望持續(xù)下降，疊加信號 處理以及融合處理算法逐漸成熟，大規(guī)模上車應(yīng)用指日可待。

產(chǎn)業(yè)鏈包含上游零部件廠商及中游整機廠商，機會良多

4D 成像毫米波雷達上游零部件降本空間較大。4D 成像毫米波雷達上游產(chǎn)品主 要為射頻芯片、處理芯片、高頻 PCB 以及算法。

(1)射頻芯片與處理芯片：毫 米波雷達核心部件，研發(fā)壁壘高。目前市場主要以英飛凌、恩智浦、TI 等海外 巨頭為主，國內(nèi)如加特蘭等廠商亦逐步實現(xiàn)突破。芯片呈現(xiàn) SoC 集成化趨勢， 產(chǎn)品降本增效，優(yōu)勢玩家地位有望強化。

(2)高頻 PCB：價值量較高，新技術(shù) 如天線片上集成等方案有望推動降本進而實現(xiàn)產(chǎn)品出貨量提升。

(3)算法：分 為信號處理算法和數(shù)據(jù)處理算法。其中信號處理算法與射頻芯片和天線存在一 定耦合性仍有較高技術(shù)壁壘，數(shù)據(jù)處理算法有上移到域控制器的趨勢，同時數(shù) 據(jù)處理算法以及自動駕駛算法目前走向趨同，算法開發(fā)成本有望被攤薄。

中游雷達制造廠商競爭激烈，存在上中游垂直一體化。

4D 成像毫米波雷達的中 游廠商可分為具有毫米波雷達生產(chǎn)經(jīng)驗的傳統(tǒng)大廠，以及新切入賽道的自動駕 駛方案商與初創(chuàng)廠商，競爭激烈;同時部分公司既是零部件供應(yīng)商又是雷達制 造商，實現(xiàn)垂直一體化，具有成本和性能優(yōu)勢。目前 4D 成像毫米波雷達行業(yè) 整體處于發(fā)展初期，技術(shù)路線多元，國內(nèi)外玩家起點接近，國內(nèi)廠商有望抓住 整車廠驗證 4D 成像毫米波雷達的窗口期，迎頭趕上，占據(jù)一席之地。