從 3D 到 4D，毫米波雷達的中場戰(zhàn)事

作者 / 趙悅鵬，編輯 /?葉方

盡管特斯拉新款 Model 3 沒有搭載 HW 4.0 硬件，也沒有增加 4D 毫米波雷達，甚至還取消了毫米波雷達。但毋庸置疑，4D 毫米波雷達的熱度有增無減。

在 2021 年特斯拉作出移除雷達的爭議性決定后，雷達界普遍認為，新雷達的出現(xiàn)只是時間問題。

快進到 2023 年，隨著新 HW 4.0 架構(gòu)的細節(jié)浮出水面，越來越多的跡象表明 4D 雷達將被接入 HW 4.0 新增的以太網(wǎng)接口。

緊跟特斯拉的一舉一動，今年以來，國內(nèi)已有超過 6 家 4D 成像雷達企業(yè)陸續(xù)獲得資本押注。

在智駕感知系統(tǒng)傳感器多元化組合、性能功耗尺寸新要求、利用中央計算架構(gòu)為數(shù)據(jù)處理提供更大靈活性、車企持續(xù)降本增效和保供壓力等多方因素作用下，國內(nèi)玩家正在和國際廠商一道，快速進入這一領(lǐng)域。

如果 4D 毫米波雷達在未來幾年的技術(shù)路線能更加清晰，并形成完整解決方案，整個智能駕駛版圖的傳感器套件組合及軟硬件合作模式有望更加分層和開放，傳感器廠商的格局也將可能隨之繼續(xù)洗牌。

01、毫米波雷達：存在感不高，但從沒下過桌

從過去的產(chǎn)業(yè)鏈視角來看，毫米波雷達市場一度由 ABCD（Autoliv、博世、大陸和安波福）等傳統(tǒng)國際 Tier 1 巨頭壟斷。

行業(yè)遵循經(jīng)典上下游關(guān)系的商業(yè)模式：國際巨頭與車企的技術(shù)合作較為封閉，雷達原始數(shù)據(jù)也并不開放。

但這種狀態(tài)已被國產(chǎn)廠商不斷打破。

國內(nèi)近幾年崛起的自主毫米波雷達企業(yè)開發(fā)的 24GHz、77GHz 毫米波雷達，已經(jīng)搭載于多款量產(chǎn)車型，車規(guī)級 77GHz CMOS 毫米波雷達芯片也已具備自主解決方案，從短距、中距到長距的完整產(chǎn)品體系基本形成。

事實上，毫米波雷達的國產(chǎn)起步時間并不算長。

在射頻芯片、信號處理單元、高頻 PCB 板材等技術(shù)突破的同時，國產(chǎn)廠商采用相似的方法打造內(nèi)力：

集成化小型化發(fā)揮價格優(yōu)勢，差異化的產(chǎn)品解決方案；

系統(tǒng)側(cè)配套性更強的本土化服務(wù)；

工程制造能力補齊和供貨保證。

在推進雷達國產(chǎn)化的同時，業(yè)界一直在等待雷達技術(shù)的改進。

并且，如果傳感器的可擴展性成為其中的主導(dǎo)因素，將有望引發(fā)智駕感知、決策系統(tǒng)的進一步演進。

過去，業(yè)界對于視覺、激光雷達的關(guān)注度遠高于毫米波雷達。

原因有三：

• 毫米波雷達更像是激光雷達的補充，或者說，更像是充當安全冗余的的作用；
• 雷達解決方案本身并沒有解決誤報、檢測和區(qū)分靜止和移動物體等提升安全性的基本問題；
• 傳統(tǒng)上下游分工帶來的收益也趨近極限。

而 4D 成像雷達，正在掀起新一輪技術(shù)紅利。

多輸入多輸出（MIMO）天線技術(shù)提高雷達俯仰角分辨率，使 4D 成像雷達兼顧傳統(tǒng)雷達的成本、性能優(yōu)勢，同時能夠探進行垂直方向探測，實現(xiàn)成像效果。

因此，4D 成像雷達有望成為實現(xiàn)智能駕駛的低成本方案，以應(yīng)對高分辨率、長探測距離及帶俯仰角垂直檢測的需求。

基于虛擬天線技術(shù)，4D 成像雷達也將在提高角分辨率、縮小體積等方面取得突破。

如果點云密度增加，甚至在未來可以達到中高線束激光雷達效果。

在這樣的背景下，國內(nèi)外包括 Arbe、大陸、Uhnder、傲酷、承泰等多個廠家已較早關(guān)注 4D 成像雷達產(chǎn)品的開發(fā)與布局。

總體來看，產(chǎn)品量產(chǎn)落地時間點正在來臨。

除了原理上的突破，還有隨之帶來的設(shè)計理念的不同——4D 成像雷達的算法開發(fā)模式有望進行根本性調(diào)整。

第一是 AI 賦能。在統(tǒng)一的智駕架構(gòu)下，未來將不再是把單一感知器件上本身無法判斷的、似有似無的信息一概過濾，而是對數(shù)據(jù)予以保留、提取和壓縮，并交由后面的 BEV、Transformer 等算法模型進行判斷。

第二，車端算力必將會越來越集中，綜合考慮到成本、性能等各方面因素，車端對于傳感器套件來說的必然趨勢是——單一傳感器的核心算法和算力將被更多考慮部署在中央計算平臺上。

這對 4D 成像雷達這樣相對低成本、高性能的傳感器來說，帶來了更大的想象空間：采用更加融合、開放的開發(fā)模式，突破傳感器本身硬件限制，從而提升感知系統(tǒng)的整體競爭力。

02、國產(chǎn)玩家的思考和入局：軟件定義雷達？

客觀來說，目前 4D 成像雷達供應(yīng)仍以國際 Tier1 巨頭為主，產(chǎn)品成熟度相對較高，國內(nèi)廠商雖然起步較晚，但同時后發(fā)優(yōu)勢明顯。

典型如承泰科技這樣的國內(nèi)自主企業(yè)，早已在這一領(lǐng)域躬身入局。

據(jù)公開信息顯示，承泰科技第 6 代產(chǎn)品 CTLRR-520 4D 成像雷達可實現(xiàn)車輛最大 350 米的探測距離、俯仰&水平&方位角精度 0.1°，可適配前融合輸出。

承泰也宣稱，其雙級聯(lián)方案可比擬業(yè)界 4 級聯(lián)性能，且國產(chǎn)化率可達 95% 以上。

事實上，以承泰科代表的國內(nèi)企業(yè)，已在傳統(tǒng)的毫米波雷達領(lǐng)域有一定積累并形成較為完整的產(chǎn)品線。

作為國產(chǎn)毫米波雷達頭部企業(yè)之一，承泰科技率先采用集成化的 SOC 方案，并將其應(yīng)用于乘用車前裝的前向雷達，從而帶來極致的性價比，與國際 Tier 1 同場競技。

截至目前，承泰在毫米波雷達領(lǐng)域已形成完整的產(chǎn)品譜系和敏捷的產(chǎn)品迭代速度，產(chǎn)品滿足不同場景和 L0-L4 不同級別的智駕雷達需求。

主打產(chǎn)品 CTLRR-220Plus（77G 中長距前向毫米波雷達）采用 RFCMOS 國產(chǎn) SoC 方案和單片 PCB 設(shè)計結(jié)構(gòu)，整機功耗峰值<1.8 瓦，并在同等性能下繼續(xù)大幅降本。

CTLRR-220Pro（77G 中長距前向毫米波雷達）則為承泰的 5.5 代差異化雷達產(chǎn)品，與前裝域控制器融合，支撐 L2-L2.9 探測感知，據(jù)表示，性能接近 4D 成像雷達。

而承泰第六代產(chǎn)品 CTLRR-510/520 則是性能更強的 4D 成像雷達，支持 L2+ 到 L4 自動駕駛的探測感知，預(yù)計明年量產(chǎn)上車。

據(jù)承泰科技 CTO 周珂介紹，承泰科乘用車領(lǐng)域的出貨量達到了 100 萬顆，其中 70% 為前向毫米波雷達，30% 為角雷達。

截至目前，承泰獲得國內(nèi)外頭部車企智能駕駛項目超 80 個，比亞迪/長城/奇瑞/吉利/上汽等車企 50 款車型量產(chǎn)，年產(chǎn)能達 500 萬顆。

以上的豐富國產(chǎn)化經(jīng)驗積累，也使得承泰有優(yōu)勢進入 4D 雷達的開發(fā)過程：

一是繼承角雷達和前向雷達的硬件工程化能力，注重成熟技術(shù)的快速復(fù)用，以應(yīng)對快速批量應(yīng)用面臨的功耗、體積、成本、性價比等問題；

二是在 4D 雷達中引入 AI 算法，通過動態(tài)波形調(diào)制、動態(tài)調(diào)整 CFAR 閾值等方式保留雷達的有效信息，支持場景自適應(yīng)過程；

三是繼續(xù)推動雷達硬件與車端系統(tǒng)的融合，通過中央計算執(zhí)行多模態(tài)融合和數(shù)據(jù)處理，完成語義學(xué)層面 3D 目標檢測、矢量空間構(gòu)建、乃至交通參與者的行為預(yù)測。

這一點也可能正是 4D 成像雷達重回特斯拉 HW 4.0 的考量。

而把視角轉(zhuǎn)換到車企端，4D 成像雷達的廣泛上車可能仍然存在顧慮。

車企通常更習慣于尋求合作伙伴的長期承諾。

要想推動 4D 成像雷達和中央域控制器的緊耦合，車企、雷達企業(yè)雙方都需要對中央域控有足夠深刻的理解。

要解決這個問題，首先要回到 4D 成像雷達本身的優(yōu)勢。

4D 成像雷達全天候的環(huán)境適應(yīng)性、工業(yè)化成熟度和成本性能優(yōu)勢，從業(yè)界來看具有相對快速的產(chǎn)業(yè)化潛力，這一點與其他傳感器有很大的不同。

此外，融合系統(tǒng)帶來的技術(shù)更新和分工變化，也將可能成為智駕格局未來快速演進的主要推動力。

在這樣的背景下，周珂認為，4D 成像雷達的上車，將可能經(jīng)歷如下幾個階段：

首先能呈現(xiàn)給 OEM 客戶的可能是通道數(shù)增加、探測能力提升的大號前雷達，并且仍以提供主目標列表（object list）的方式。

隨后，由于早期算法迭代都基于激光雷達，因此通過提供接近于激光雷達的點云模式，合作優(yōu)化算法平臺。

最后則逐步過渡到多模態(tài)融合的聯(lián)合開發(fā)：傳感器端和系統(tǒng)端共同構(gòu)建和采集可用于訓(xùn)練的數(shù)據(jù)，不同感知器件間以數(shù)據(jù)融合的方式實現(xiàn)互補。

在承泰看來，只有改變傳感器采集數(shù)據(jù)的模式，才能為 BEV、Transformer 的特征層融合奠定基礎(chǔ)，也反過來釋放傳感器的最大潛力，兩者不斷交替螺旋式上升。

03、4D 成像雷達的未來：從新器件到新范式，從國產(chǎn)替代到國產(chǎn)超越

攝像頭、激光雷達、雷達，哪個才是最佳的智駕傳感器？

在過去幾年中，相關(guān)專家、從業(yè)者都給出了相同的答案：將所有的傳感器結(jié)合起來，這些傳感器互為補充。

這個回答已經(jīng)得到行業(yè)的廣泛認可。

但智駕的世界正在改變，所有的傳感器都在不斷發(fā)展：

激光雷達的技術(shù)路線創(chuàng)新將使其在測速應(yīng)用方面不再過于孱弱，雷達的創(chuàng)新也正在使其所提供目標信息的嘈雜程度明顯降低。

因此，不同傳感器在不遠的未來將可能相互競爭。

當然，競爭首先不會發(fā)生正面戰(zhàn)場，但很快就會發(fā)生在經(jīng)濟性決策層面——業(yè)界有聲音期待成像雷達可以幫助車企擺脫成本更高的激光雷達，從而繼續(xù)押注計算機視覺解決方案。

在雷達從業(yè)人員看來，HW 4.0 的設(shè)計并沒有優(yōu)先考慮 4D 毫米波雷達的原始硬件性能，相反，特斯拉想要的一種可以快速安裝到汽車中并可以對其控制的雷達產(chǎn)品。

通過運行信號處理算法的軟件，HW 4.0 將全面接管雷達性能，對其進行優(yōu)化，并與視覺系統(tǒng)協(xié)調(diào)，持續(xù)進行修改以適應(yīng)其系統(tǒng)。

這可能反映的是一種優(yōu)先考慮上市時間和成本，而非單一硬件性能的設(shè)計。

而且，雷達是天然固態(tài)的。雷達工業(yè)化成熟度、制造端良率理論上遠高于激光雷達。

周珂表示，行業(yè)期待 4D 毫米波雷達克服重重困難將 BOM 成本降至 50 美金以下，這不僅將是其上車的起點，而且一旦進入，其面對的或?qū)⑹?10- 15 萬區(qū)間的廣闊汽車市場。

然而，為了推動 4D 成像雷達早日上車，整個行業(yè)仍有大量工作待啟動完成：

明確定義和設(shè)定傳感器套件的最低性能要求：分辨率、誤檢率、范圍、延遲和靈敏度等，包括 4D 成像雷達在內(nèi)；

聚類、對象邊界、自由空間映射算法和跟蹤算法集成；

合理的安裝位置和應(yīng)用方法；

統(tǒng)一的性能測試與評價標準；

清晰的技術(shù)路線和降本路徑

……

沒有人知道完整的正確答案：目前 4D 雷達裝車率近似為 0，也就是說，國內(nèi)廠商和國際巨頭們基本站在同一起跑線。

周珂認為，在新能源自主車企和造車新勢力突出重圍，積極參與全球競爭的大潮中，4D 成像雷達的出現(xiàn)不僅將使競爭的起點差距進一步模糊，追趕和超越的策略更將有極大的不同。

在電子電氣架構(gòu)從分布式到中央集中式的演進過程中，攝像頭不僅是最早迎來上車紅利的傳感器，也保持目前為止的最高出貨量。

而下一個有可能是 4D 成像雷達。

那么，誰能更快、更好、更精準地服務(wù)客戶，率先探索深度、緊密的合作新范式，誰的核心價值就將更快擺脫單一的硬件 BOM 層面。

4D 成像雷達的未來，不是增加傳感器套件中的另一個冗余工具。相反，幾乎所有的傳感器如今都比以前更具競爭力。

真正的競爭，有可能才剛剛開始。