R-SEARCH｜知乎大V深度剖析：毫米波雷达的4D时代
发布者：江苏海鹏 发布时间：2021-10-28 阅览次数：874次
除了特立独行的马斯克以外，自动驾驶业界普遍将传感器冗余作为实现高级别自动驾驶系统的感知方案。
获取外界环境信息的手段越丰富、数据量越多、精度越高、采集速度越快，自动驾驶系统的感知能力就越强。
自动驾驶传感器配置一般包括摄像头（图像传感器）、毫米波雷达传感器、超声波雷达传感器和激光雷达传感器。
从表中可以看出，摄像头、毫米波雷达、激光雷达在暗光环境、恶劣天气、探测距离、识别能力等方面是优势互补的，一套可靠的自动驾驶感知系统，需要由这几种传感器共同组成。
遗憾的是，今天的传感器还不够完善，无法支持明天的自动驾驶系统。
比如，大部分智能驾驶摄像头还停留在100万像素，最先进的800万像素车载摄像头才刚刚量产，和人眼的感知能力相距甚远。而我们希望传感器的性能足够强大，甚至超越人类的感知能力，做到“眼观八路，耳听四方”。4D成像雷达属于毫米波雷达的尖端产品，所谓4D代表了距离、速度、方向角以及高度四个维度信息。又因其可以用点云的方式描绘物体的轮廓及形态，所以称它为4D成像雷达。
4D成像雷达犹如一个武林高手，所到之处一草一木尽收眼底，摄像头能看见的它能“看见”，摄像头看不见的它还能“看见”。值得一提的是，它可以直接测量距离、速度和高度，探测精度更高。此外它不仅看得多，还看得远，最远可以探测到300米的物体，并且分辨它是静止的还是移动的。它是如何做到的？传统毫米波雷达一般有12路通道（3根发射天线，4根接收天线），只能够生成的点云有限，而4D成像雷达将多个微波芯片级联，可多达192路通道（12根发射天线，16根接收天线），是传统毫米波雷达的16倍。由于4D成像雷达拥有众多的天线，相比传统毫米波雷达，通过天线合理布置可以精确探测物体的高度信息，从而对物体更快速分类，确保自动驾驶做出更加合理的规划控制。
传统的毫米波雷达无法区分车人聚集在一起的情况，甚至会将它们识别为一个物体。而4D毫米波雷达通过不同能量密度和高分辨率，可以将人、汽车和自行车分别区分开来。
无论白天还是夜晚，无论晴天还是雨天，4D成像雷达都可以提供高度详细的环境图像，实时发现各种障碍，可以确定它们是否在移动，朝哪个方向移动，并向车辆提供实时的态势数据和警报。
4D成像雷达的多径处理能力使它拥有超视距感知功能。通过前方车辆底部传回的电磁波，4D成像雷达可以“看到”前前车、甚至前前前车的状态。在前方车辆急减速的情况下，提前预判前车动作，防止连环追尾的发生。
相较于传统毫米波雷达，4D成像雷达可以提供300米和±50°的视角范围。实现所有传感器中探测距离最远、发现危险最早的设备，并且可以将激光雷达和摄像头引入感兴趣区，提高行车安全性。
传统毫米波雷达跟车到限高杆下时非常容易误触发刹车，因为无法区分静止的限高杆和移动车辆。而4D成像雷达有高度信息，可以轻松识别前方车辆是从限高杆的下方通过，从而保障本车的顺利通行。此外，4D成像雷达可以通过点云实现对异形、缓行、静止障碍物的准确识别。在日常驾驶场景里，高速护栏边的异形施工车辆、锥桶、路障等复杂障碍物会对智能驾驶车辆的识别能力提出挑战，4D成像雷达补齐了短板，为更加安全的智能驾驶出行提供保障。听起来这么高科技的装置其实离我们不遥远，上汽的R汽车在即将上市的旗舰车型ES33上首发了最前沿的4D成像雷达，此外该车也配备了一堆土豪装置，包括激光雷达、高算力平台以及SOA服务等。相信有了它们的加持，ES33不仅科技好玩，而且更加安全放心。未来，也希望R汽车将通过技术、设计、产品、服务的全维度创新升级，绘制新地图、打通新航路，为用户带来差异化、个性化与更为极致的用户体验，如同品牌理念一样，以科技兑现人类对智能出行的美好想象。
