擁抱自動(dòng)駕駛，4D成像毫米波雷達(dá)已悄然崛起！

電子發(fā)燒友網(wǎng)報(bào)道（文/李誠）在汽車領(lǐng)域，自動(dòng)駕駛是汽車智能化發(fā)展的最終方向。毫米波雷達(dá)傳感器是目前汽車領(lǐng)域最成熟的技術(shù)之一，也是使用頻率較高的一種傳感器。隨著自動(dòng)駕駛等級(jí)的不斷提高，對(duì)傳感器的探測精度提出了更高的要求，更高精度的4D成像毫米波雷達(dá)也因此應(yīng)運(yùn)而生。

2020年，德國大陸汽車推出的ARS540正式將4D成像毫米波雷達(dá)帶入大眾視野。并且4D成像毫米波雷達(dá)也乘著自動(dòng)駕駛的東風(fēng)，在汽車產(chǎn)業(yè)中悄然崛起。

4D成像毫米波雷達(dá)存在什么優(yōu)勢(shì)？

4D成像毫米波雷達(dá)與傳統(tǒng)毫米波雷達(dá)相比，最直觀的優(yōu)勢(shì)在于4D成像毫米波雷達(dá)在原有的基礎(chǔ)上新增了高度感知的能力，這也就意味著4D毫米波雷達(dá)的感知能力由原本的三維平面感知（距離、水平、速度）提升至了四維立體空間感知（距離、水平、垂直、速度）。
之所以在4D毫米波雷達(dá)中加入“成像”二字，是因?yàn)楦叨雀兄芰δ軌蚋玫亟馕鏊綔y到障礙物的輪廓、類別以及行為，而傳統(tǒng)的毫米波雷達(dá)并不具備縱向空間的感知能力，只能探測到地面的障礙物，但并不能確定該障礙物是否向高處延伸，更不能判斷障礙物的行為。
因此在自動(dòng)駕駛應(yīng)用中，使用傳統(tǒng)的毫米波雷達(dá)無法細(xì)化不同的剎車場景。

在成本方面，目前很多汽車廠商都以激光雷達(dá)作為汽車的賣點(diǎn)進(jìn)行宣傳，甚至出現(xiàn)了相互攀比激光雷達(dá)使用數(shù)量的現(xiàn)象。雖然激光雷達(dá)的探測精度比4D毫米波雷達(dá)更高，但目前還屬于激光雷達(dá)的初期發(fā)展階段，存在技術(shù)不夠成熟、成本高等問題。

此前就有媒體報(bào)道，目前最便宜的激光雷達(dá)一臺(tái)也需要數(shù)千元人民幣，高線數(shù)的激光雷達(dá)價(jià)格甚至達(dá)到了萬元級(jí)，而據(jù)Arbe透露的信息稱，其4D毫米波雷達(dá)的價(jià)格僅在100-150美元之間，定位在千元級(jí)別。

同時(shí)，4D毫米波雷達(dá)與傳統(tǒng)的毫米波雷達(dá)在原理上存在較多的產(chǎn)品共性，因此與攝像頭搭配使用時(shí)，數(shù)據(jù)融合的難度也相對(duì)較低，進(jìn)而降低了一定的產(chǎn)品的驗(yàn)證成本。

NXP 16nm 4D成像雷達(dá)處理器

處于汽車半導(dǎo)體技術(shù)前沿的NXP，近日在CES上共發(fā)布了兩款面向L2+至L5自動(dòng)駕駛應(yīng)用的4D成像雷達(dá)處理器S32R41和S32R45。據(jù)悉，這兩款芯片具備6個(gè)角度、360°環(huán)繞視角的數(shù)據(jù)處理能力。其中這兩款芯片均采用的是16nm工藝，目前已進(jìn)入投產(chǎn)階段，按計(jì)劃預(yù)計(jì)在今年上半年實(shí)現(xiàn)首批產(chǎn)品的交付。

據(jù)NXP官網(wǎng)的預(yù)測顯示，預(yù)計(jì)到2030年，將會(huì)有接近半數(shù)的汽車產(chǎn)能均為L2+自動(dòng)駕駛汽車。NXP也預(yù)見了未來L2+這一細(xì)分賽道龐大的市場，專為L2+自動(dòng)駕駛應(yīng)用量身打造了一款更具優(yōu)勢(shì)的4D成像雷達(dá)處理器S32R41。該處理器通過超高分辨率算法，可以很好地對(duì)六個(gè)方位角、360°環(huán)繞檢測的大量數(shù)據(jù)進(jìn)行處理，通過專用芯片搶占L2 +細(xì)分市場。

而S32R45覆蓋的自動(dòng)駕駛等級(jí)應(yīng)用相較于S32R41更廣，可滿足L2+至L5自動(dòng)駕駛應(yīng)用。S32R45采用了4個(gè)800 MHz的Arm Cortex-A53 和3個(gè)400 MHzArm?Cortex?-M7內(nèi)核的32位汽車?yán)走_(dá)微處理器單元（MPU），通過高性能的MPU可以很好地為高分辨率的遠(yuǎn)程探測雷達(dá)提供高分辨率的成像功能。

S32R41和S32R45均采用了通用的軟件開發(fā)架構(gòu)，以及高性能硬件安全引擎、支持OTA 更新、符合最新網(wǎng)絡(luò)安全標(biāo)準(zhǔn)。

安智杰4D成像毫米波雷達(dá)

安智杰于去年12月正式上線了新一代的4D成像毫米波雷達(dá)FR58L，憑借著過硬的技術(shù)優(yōu)勢(shì)，其新上線的4D成像毫米波雷達(dá)具有精準(zhǔn)的信號(hào)采集能力和目標(biāo)識(shí)別能力，能夠?yàn)橹悄艹鲂芯珳?zhǔn)賦能，推動(dòng)了自動(dòng)駕駛的發(fā)展。

據(jù)悉，安智杰新一代的4D毫米波雷達(dá)采用的是硅基的COMS射頻前端芯片，在信號(hào)處理方面采用的是FPGA作為雷達(dá)信號(hào)源的高速處理中心。為提高數(shù)據(jù)處理的運(yùn)算能力，安智杰還加高了容量的高速緩存，通過高計(jì)算帶寬、高容量存儲(chǔ)和高容量帶寬提升系統(tǒng)的算力。

在數(shù)據(jù)傳輸方面，采用了高傳輸速率的多通道CAN-FD作為通信接口，進(jìn)一步提升雷達(dá)數(shù)據(jù)的傳輸速率，增強(qiáng)4D毫米波雷達(dá)的數(shù)據(jù)采集精度，為L3提供更準(zhǔn)確的環(huán)境感知信息作為支撐。

同時(shí)，F(xiàn)R58L還在5個(gè)技術(shù)層面實(shí)現(xiàn)了新的突破，分別為：陣列綜合技術(shù)、恒虛警技術(shù)、超分技術(shù)、目標(biāo)追蹤技術(shù)以及AI技術(shù)。陣列綜合技術(shù)主要就是通過提高動(dòng)態(tài)范圍降低普遍存在高虛警和弱目標(biāo)淹沒的問題；恒虛警技技術(shù)主要是通過安智杰獨(dú)有的恒虛警檢測算法，提升雷達(dá)在密集型應(yīng)用場景中的檢測能力；超分技術(shù)是通過子空間擬合類算法將孔徑的角度分辨能力提升至原有的4至6倍，再通過信號(hào)源估計(jì)算法加以輔助實(shí)現(xiàn)的；目標(biāo)追蹤技術(shù)主要是通過引入多普勒觀測的IMM-JIPDA與UKF技術(shù)，剔除航跡預(yù)選波門中的雜波觀測，修正航跡質(zhì)量以改進(jìn)真實(shí)目標(biāo)與虛假航跡的甄別；AI技術(shù)主要就是為了提升4D毫米波雷達(dá)的多場景適應(yīng)能力。

上圖為FR58L的詳細(xì)參數(shù)，其中FR58L的探測范圍覆蓋了0.2m~300m，0.2m的近距離探測能力能夠有效地降低因視線問題造成的盲區(qū)，進(jìn)一步提升行車安全。同時(shí)大于40960 P/S的點(diǎn)云數(shù)量能夠很好地將毫米波雷達(dá)探測到的目標(biāo)輪廓成像得更為清晰，有利于為自動(dòng)駕駛提供更高精度的定位、地圖實(shí)時(shí)構(gòu)建與可通行空間估測等自動(dòng)駕駛功能，進(jìn)而提升車輛對(duì)周圍環(huán)境的感知性能。

結(jié)語

4D成像毫米波雷達(dá)高精度的目標(biāo)偵測、追蹤以及可通行空間評(píng)估、車輛定位和實(shí)時(shí)地圖構(gòu)建等功能無論在成本還是其他方面都不輸傳統(tǒng)的攝像頭、毫米波雷達(dá)、紅外成像等傳感器，甚至可以與目前備受看好的激光雷達(dá)一比高低。在傳統(tǒng)雷達(dá)向激光雷達(dá)過渡階段，4D成像毫米波雷達(dá)有望挑起汽車自動(dòng)駕駛的大梁。