4D毫米波雷達(dá)站上風(fēng)口？機(jī)構(gòu)：多傳感器融合或?yàn)榇髣?shì)所趨

上車特斯拉的消息令4D毫米波雷達(dá)轉(zhuǎn)瞬站上強(qiáng)勁風(fēng)口。繼美股4D成像雷達(dá)解決方案供應(yīng)商Arbe Robotics 3個(gè)交易日股價(jià)接近翻倍后，A股相關(guān)概念股22日也逆市大漲。

特斯拉被曝向歐洲監(jiān)管機(jī)構(gòu)提交車輛變更申請(qǐng)，證實(shí)最新自動(dòng)駕駛硬件HW4.0即將量產(chǎn)上車。HW4.0硬件系統(tǒng)配置一枚高分辨率毫米波雷達(dá)，可能為高精度4D毫米波雷達(dá)。此前自2021年5月起，特斯拉北美制造的 Model 3 和 Model Y 不再配備毫米波雷達(dá)，采用攝像頭+算法完成的純視覺方案，與其他造車新勢(shì)力的激光雷達(dá)技術(shù)方案相互獨(dú)立。

4D毫米波雷達(dá)會(huì)由此成為行業(yè)新趨勢(shì)嗎？將對(duì)自動(dòng)駕駛傳感器解決方案帶來何種影響？

替代特斯拉部分純視覺方案

毫米波雷達(dá)是使用天線發(fā)射毫米波(波長(zhǎng)1-10mm)，通過處理回波測(cè)得汽車與探測(cè)目標(biāo)的相對(duì)距離、速度、角度及運(yùn)動(dòng)方向等信息的傳感器。其全天候全天時(shí)、精確度較高、體積小、性價(jià)比高，在環(huán)境監(jiān)測(cè)傳感器中毫米波雷達(dá)是除車載攝像頭外另一主流方案。

Yole報(bào)告顯示，在應(yīng)用場(chǎng)景變得更嚴(yán)苛之后，毫米波雷達(dá)正朝著能更準(zhǔn)確描述車輛前后方場(chǎng)景的4D毫米波雷達(dá)前進(jìn)。

4D指的是在原有的距離、方位、速度三個(gè)維度基礎(chǔ)上增加了高度信息。相比傳統(tǒng)毫米波雷達(dá)僅能判斷出前方有障礙物，4D毫米波雷達(dá)增加了縱向天線及處理器，可以接收更多信息返回點(diǎn)，并像激光雷達(dá)一樣呈點(diǎn)云圖，能呈現(xiàn)出更多細(xì)節(jié)信息，探測(cè)出障礙物的形狀，彌補(bǔ)了傳統(tǒng)雷達(dá)難以識(shí)別靜態(tài)障礙物的短板。

如華為2021年發(fā)布的4D毫米波成像雷達(dá)，“采用12T24R的大陣列，比常規(guī)毫米波提升24倍，實(shí)現(xiàn)高分辨，大視場(chǎng)無(wú)模糊，支持4D高密點(diǎn)云?！比A為智能汽車解決方案BU融合感知產(chǎn)品部Radar&Camera總經(jīng)理苗立靖稱其將成為“高階自動(dòng)駕駛的必備武器”。

相比攝像頭而言，4D毫米波雷達(dá)有更多的天線數(shù)，更高的角度分辨率、速度分辨率和距離分辨率，可以在沒有激光雷達(dá)參與的情況下更有效地解析目標(biāo)的輪廓、類別、行為。

特斯拉增配4D毫米波雷達(dá)，能夠增加獲取障礙物距離信息，以彌補(bǔ)攝像頭缺陷。某券商電子行業(yè)研究員對(duì)第一財(cái)經(jīng)表示，“4D毫米波雷達(dá)首先會(huì)替代特斯拉部分純視覺方案，視覺+雷達(dá)的整套方案的總量可能將增加?！?/span>

值得注意的是，4D毫米波雷達(dá)的點(diǎn)云數(shù)量大幅增加，其算法比傳統(tǒng)毫米波雷達(dá)更為復(fù)雜，目前大部分車企并不具備這種算法能力。有毫米波雷達(dá)廠商項(xiàng)目經(jīng)理曾表示：“在2022年~2023年量產(chǎn)的項(xiàng)目，用的基本都是毫米波雷達(dá)做完數(shù)據(jù)處理之后的結(jié)果，大部分車廠還沒有能力將毫米波雷達(dá)的點(diǎn)云真正用起來。”

此外業(yè)內(nèi)有觀點(diǎn)認(rèn)為，對(duì)于特斯拉的傳感器配置和其他車廠要分開來看，特斯拉核心依賴視覺感知+算法，由于視覺方案對(duì)于一些corner case問題無(wú)法解決，因此需要增加一顆可以測(cè)距的4D毫米波雷達(dá)；對(duì)于其他車企而言，本身自動(dòng)駕駛的基礎(chǔ)就是視覺算法+強(qiáng)感知，比較依賴于激光雷達(dá)的高精建模能力，再新增配置一顆4D毫米波雷達(dá)并無(wú)必要性。

但特斯拉此番搭載4D毫米波雷達(dá)勢(shì)必引領(lǐng)行業(yè)新趨勢(shì)。根據(jù)高工智能汽車研究院，4D毫米波成像雷達(dá)將從2023年初開始小規(guī)模前裝導(dǎo)入，2024年定點(diǎn)/搭載量有望突破百萬(wàn)顆，到2025年將占全部前向毫米波雷達(dá)的40%以上。國(guó)信證券預(yù)計(jì)到2025年全球毫米波雷達(dá)市場(chǎng)規(guī)模將達(dá)到384億元，復(fù)合增長(zhǎng)率為25.5%。

目前，4D毫米波雷達(dá)市場(chǎng)的主要玩家包括大陸、采埃孚、博世、安波福等傳統(tǒng)Tier1廠商，Waymo、Mobileye、華為等自動(dòng)駕駛方案公司，傲酷、Arbe、幾何伙伴、楚航科技、森思泰克等初創(chuàng)公司。

4D毫米波雷達(dá)VS激光雷達(dá)

受制于激光的物理特性，激光雷達(dá)在雨雪、沙塵等極端天氣環(huán)境下，工作可靠性會(huì)受到影響。4D毫米波雷達(dá)能全天候全天時(shí)工作，在暴雨、大雪、漆黑及空氣污染等惡劣環(huán)境條件下也能提供高可靠性的探測(cè)。此外，4D雷達(dá)能夠“看穿”墻壁、緊閉的門和其他固體物體，這是激光雷達(dá)所不具備的能力。

成本方面，目前4D毫米波雷達(dá)量產(chǎn)成本預(yù)計(jì)1500元左右，激光雷達(dá)量產(chǎn)成本預(yù)計(jì)在2000-3000元。

中金公司表示，4D毫米波成像雷達(dá)目前價(jià)格較高，預(yù)計(jì)前期4D毫米波雷達(dá)“上車”將推高毫米波雷達(dá)單車價(jià)值量，但大規(guī)模放量后4D雷達(dá)價(jià)格或?qū)⒒貧w傳統(tǒng)毫米波雷達(dá)價(jià)格區(qū)間。且由于4D雷達(dá)原理上與傳統(tǒng)毫米波雷達(dá)存在共性，與攝像頭進(jìn)行數(shù)據(jù)融合的應(yīng)用也更為普遍，能實(shí)現(xiàn)更低的驗(yàn)證成本。

當(dāng)前有公司在探索用4D毫米波雷達(dá)替代低線數(shù)激光雷達(dá)（如16線、32線等）的可能性，不過某激光雷達(dá)大廠內(nèi)部人士告訴第一財(cái)經(jīng)，“和激光雷達(dá)相比，4D毫米波雷達(dá)目前的成像還差很多。兩種傳感器互相補(bǔ)充，保障智能駕駛更安全?！?/span>

據(jù)悉，雖然4D毫米波雷達(dá)可以與激光雷達(dá)一樣，能夠形成點(diǎn)云數(shù)據(jù)，但其成像效果最多只能達(dá)到低線數(shù)激光雷達(dá)的水平，與高線數(shù)激光雷達(dá)（如128線等）的點(diǎn)云密度還存在較大差距。此外，在角分辨率參數(shù)上，4D成像雷達(dá)只能接近1°的參數(shù)水平，而某些激光雷達(dá)可以做到0.1°的水平。

事實(shí)上，激光雷達(dá)和4D毫米波雷達(dá)都并非完美的解決方案。前者的高成本問題或是其在L4/L5級(jí)自動(dòng)駕駛汽車量產(chǎn)上車的“致命短板”，技術(shù)上作為目前唯一可實(shí)現(xiàn)高分辨率3D建模的感知技術(shù)，仍存在鏡面黑洞效應(yīng)（照射反射率較高且非正對(duì)激光雷達(dá)的物體時(shí)，難以檢測(cè)到返回信號(hào)）等局限性，因此難以作為單一雷達(dá)傳感器應(yīng)用于L4/L5級(jí)自動(dòng)駕駛汽車。4D毫米波雷達(dá)也仍存在橫向分辨率不足、對(duì)金屬物體過于敏感等問題。

上述電子行業(yè)研究員對(duì)第一財(cái)經(jīng)表示，行業(yè)傾向于混合方案，未來4D毫米波雷達(dá)和激光雷達(dá)都有望成為行業(yè)趨勢(shì)，共同發(fā)展。

中金公司也認(rèn)為，未來多感知融合或?yàn)槠噦鞲衅髦髁鹘鉀Q方案。隨著圖像技術(shù)更為成熟，疊加激光雷達(dá)價(jià)格下探，攝像頭+4D雷達(dá)+超聲波傳感器+激光雷達(dá)形成的多傳感器融合，能夠創(chuàng)建高分辨率可識(shí)別區(qū)域的冗余感知，或?yàn)榇髣?shì)所趨。

本文不構(gòu)成任何投資建議，投資者據(jù)此操作，一切后果自負(fù)。市場(chǎng)有風(fēng)險(xiǎn)，投資需謹(jǐn)慎。