近兩年自動駕駛領(lǐng)域風(fēng)生水起，各大主機(jī)廠和造車新勢力們競相加入爭奪。作為自動駕駛領(lǐng)域里重要的感知傳感器之一——毫米波雷達(dá)，自帶有全天候，測速準(zhǔn)確，性價比高等優(yōu)點(diǎn)，在整車架構(gòu)上受到各大OEM的青睞，應(yīng)用程度也非常高。

現(xiàn)階段毫米波雷達(dá)根據(jù)性能主要分為傳統(tǒng)毫米波雷達(dá)和4D成像毫米波雷達(dá)兩種。傳統(tǒng)毫米波雷達(dá)已經(jīng)廣泛的應(yīng)用在ADAS場景中，但是隨著自動駕駛領(lǐng)域的發(fā)展和復(fù)雜場景的演化，傳統(tǒng)毫米波雷達(dá)的劣勢也逐步顯現(xiàn)出來，比如無法準(zhǔn)確判斷高度信息的，點(diǎn)云的信息量不夠豐富等等，于是4D成像毫米波雷達(dá)應(yīng)運(yùn)而生。接下來，本文將重點(diǎn)介紹下毫米波雷達(dá)的市場發(fā)展及具體應(yīng)用情況。

一、毫米波雷達(dá)市場

作為ADAS傳感器的重要一員，毫米波雷達(dá)可以分別提供自適用巡航(ACC)，自動緊急剎車(AEB)，盲區(qū)監(jiān)測等重要功能。中國市場的毫米波雷達(dá)供應(yīng)一直以來都被國際雷達(dá)廠商所占據(jù)，S&P Global Mobility 統(tǒng)計結(jié)果顯示，2021年國際雷達(dá)廠商中國市場市占率超過90%。

圖1. 傳統(tǒng)毫米波雷達(dá)中市場占有率(數(shù)據(jù)來源: S&P Global Mobility)

4D成像毫米波雷達(dá)在最近幾年得到了充分的發(fā)展，呈現(xiàn)了百花齊放的態(tài)勢。國際知名大廠例如大陸，采埃孚等廠商已經(jīng)分別拿到了OEM的定點(diǎn)并實(shí)現(xiàn)了量產(chǎn)落地。國內(nèi)廠商例如福瑞泰克、幾何伙伴、復(fù)睿集團(tuán)、木牛科技、南京隼眼等均在抓緊研制4D成像毫米波雷達(dá)。

根據(jù)某研究院的數(shù)據(jù)顯示，2021年1-11月新車標(biāo)配搭載雷達(dá)（含前向雷達(dá)/角雷達(dá)）上線量達(dá)到接近1200萬顆，同比增長了將近45%。隨著自動駕駛等級的逐步提升，為了應(yīng)對更加復(fù)雜的工況，毫米波雷達(dá)正在迎來大規(guī)模新舊技術(shù)替代周期。76-79GHz傳統(tǒng)毫米波雷達(dá)也正在逐步發(fā)展4D毫米波雷達(dá)，而且4D毫米波雷達(dá)解決了目前市場主流傳感器的瓶頸，正在成為了不少車企全新車型的主流配置。預(yù)計到2023年，4D成像雷達(dá)的搭載量將有機(jī)會突破百萬顆，到2025年占全部前向毫米波雷達(dá)的比重有望超過40%。

二、毫米波雷達(dá)應(yīng)用量產(chǎn)原理分析

根據(jù)經(jīng)典的毫米波雷達(dá)信號處理流程圖，我們可以將雷達(dá)信號從射頻收發(fā)到目標(biāo)物輸出細(xì)分為如下圖所示：

圖2. 毫米波雷達(dá)經(jīng)典信號流及宏景智駕的應(yīng)用

(毫米波雷達(dá)來自某些友商產(chǎn)品實(shí)物圖片)

宏景智駕相關(guān)負(fù)責(zé)人介紹，根據(jù)裝車位置的不同，經(jīng)典方案有1R1V或nR1V的方案。前向雷達(dá)+視覺的組合主要用于縱向行車感知，完成自適用巡航(ACC)，自動緊急剎車(AEB)，前向碰撞預(yù)警(FCW)這三個功能，角雷達(dá)主要實(shí)現(xiàn)車周范圍內(nèi)的感知，例如盲區(qū)監(jiān)測(BSD+DOW)，以及為撥桿變道(DCLC)功能提供側(cè)后方目標(biāo)物檢測的能力。

以前向行車場景舉例，毫米波雷達(dá)的優(yōu)點(diǎn)是在縱向方向上相比于視覺可以提供更加遠(yuǎn)距離的縱向感知能力，可以直接測出運(yùn)動目標(biāo)物的速度信息，雨雪霧霾及黑夜的環(huán)境中穩(wěn)定有效的提供感知輸出；缺點(diǎn)則在于目標(biāo)級的信號輸入，信息量處在信號處理流程圖的最末端，信息量根據(jù)毫米波雷達(dá)的單一傳感器進(jìn)行了感知篩選，不可避免會帶來一些目標(biāo)物誤報或者目標(biāo)物漏報的問題。例如比較常見的由于毫米波雷達(dá)散射特性導(dǎo)致的鏡像/多徑鬼影，橫穿的虛假目標(biāo)，目標(biāo)物角度估計錯誤，以及目標(biāo)物漏報。

宏景智駕通過與攝像頭的經(jīng)典目標(biāo)物后融合策略可以很大程度的規(guī)避上述問題給各項(xiàng)功能帶來的影響。在AEB CNCAP的驗(yàn)證中，宏景智駕就拿到了96分，5星+的評價，也就是說在保證行車安全的同時，也帶來更佳的駕乘體驗(yàn)。宏景智駕的毫米波雷達(dá)+視覺的行泊一體方案目前已經(jīng)在上汽、江淮等多款車型實(shí)現(xiàn)量產(chǎn)落地，同時也收獲了比亞迪等多個OEM定點(diǎn)訂單。

三、毫米波雷達(dá)前瞻預(yù)研

4D成像毫米波雷達(dá)將成為未來毫米波雷達(dá)研究和發(fā)展的主要趨勢。在宏景智駕相關(guān)負(fù)責(zé)人的介紹中，也證實(shí)了這一點(diǎn)：宏景智駕正在布局了4D成像毫米波雷達(dá)的算法開發(fā)。具體來說，在行車感知中，宏景智駕與某友商合作，使用4D成像毫米波雷達(dá)提供的點(diǎn)云信息來完成環(huán)境感知。雷達(dá)點(diǎn)云不僅可以在后融合中發(fā)揮目標(biāo)物感知能力，同樣也可以在前融合/中融合等感知架構(gòu)中提供更多的環(huán)境特征，特別是多普勒信息。此方案可以有效避免單一傳感器帶來的感知局限與算力局限。此外，例如動態(tài)標(biāo)定(水平角度標(biāo)定、俯仰角度標(biāo)定)等量產(chǎn)功能也能夠在宏景智駕4D成像毫米波雷達(dá)感知算法中實(shí)現(xiàn)。

圖3 3-1 宏景智駕4D毫米波雷達(dá)感知；3-2對應(yīng)場景4D毫米波雷達(dá)原始點(diǎn)云；3-3 對應(yīng)場景攝像頭拍攝的照片(黑夜，雨霧)

從圖3中不難看出，4D毫米波雷達(dá)繼承了傳統(tǒng)毫米波雷達(dá)的優(yōu)點(diǎn)，應(yīng)對雨雪霧黑夜場景的多普勒信息還增加了高度維度的信息，與主車外參標(biāo)定后可以獲取目標(biāo)物的高度屬性(上下方可穿行、等高)來判斷對功能影響。同時還給出了更加豐富的路沿點(diǎn)信息，總體來說，加強(qiáng)了系統(tǒng)魯棒性。

而對于泊車場景的最后一公里中，宏景智駕也開始探索嘗試使用4D成像毫米波雷達(dá)的低成本、高點(diǎn)云密度特性來實(shí)現(xiàn)對停車場的甬道進(jìn)行環(huán)境感知，提升感知效果。

從圖2所展示的毫米波雷達(dá)經(jīng)典信號流程圖可以看出，越末端所攜帶的信息量越少，單一傳感器的缺陷就會被逐級放大。安霸中國區(qū)市場營銷副總裁郄建軍日前在某會議中指出，此前業(yè)內(nèi)對于視覺和雷達(dá)的融合往往采用的都是后融合或者目標(biāo)級的融合，隨著高階自動駕駛的逐步落地，多傳感器“前融合”將成為必然趨勢。基于時空同步的原理，讓攝像頭、毫米波雷達(dá)，激光雷達(dá)，IMU等傳感器感知到的同一環(huán)境信息的原始數(shù)據(jù)做融合，才能統(tǒng)一生成一個置信水平更高的感知結(jié)果。

基于前融合感知架構(gòu)的趨勢，宏景智駕方面表示：他們也在嘗試獲取4D成像毫米波雷達(dá)更底層的信息(例如CFAR之前)來做感知開發(fā)。對于這樣的大膽嘗試，宏景智駕也嘗試從成本、技術(shù)難點(diǎn)等維度展開對不同毫米波雷達(dá)感知方案給行泊一體帶來的優(yōu)劣勢分析。

圖4 不同信號的感知架構(gòu)優(yōu)劣勢(數(shù)據(jù)為預(yù)估)

從圖4表格的分析來看，將毫米波雷達(dá)的更原始更豐富的信號傳遞給中央域控制器處理，硬件上可以做到一定程度的成本縮減，與此同時在技術(shù)實(shí)現(xiàn)上，需要滿足相當(dāng)大體量的數(shù)據(jù)傳輸，以及更多的邏輯算力消耗來彌補(bǔ)原本毫米波雷達(dá)篩選點(diǎn)的計算。當(dāng)然在計算量爆炸的今天，這并不是落地量產(chǎn)路上的攔路虎。

自動駕駛技術(shù)無法依靠單一的傳感器一統(tǒng)天下已成為業(yè)內(nèi)共識，而4D毫米波雷達(dá)現(xiàn)在還處于發(fā)展的早期，相信未來4D毫米波雷達(dá)的性能會大大提升，并成為自動駕駛主流傳感器方案。