马斯克重新把雷达装回来了!4D毫米波雷达成破局者?

传感器智造师 2022-12-09
2209 字丨阅读本文需 5 分钟

对不起,减错了,毫米波雷达还得装回来。

这哭笑不得的事件,是特斯拉自动驾驶传感器方案,刚刚曝光的新文件。

被“纯视觉”信仰者马斯克扔进垃圾堆的毫米波雷达,要重新捡回来。

重新搭载雷达的车型,最快明年1月中旬就会对外发布。

之所以做出这样的决定,一方面是减配了雷达的特斯拉自动驾驶,表现不尽如人意;另一方面或许也跟毫米波雷达的变化有关——之前马斯克说过,“如果有高分辨率的毫米波雷达,会比单纯纯视觉更好,但问题是这样的雷达并不存在”——而最近随着一批产业链上所谓的4D高清毫米波雷达声势汹涌,或许符合马斯克的要求了。

4D,究竟是哪4D?

说到这里,大家有个疑问了。我们平常说的空间,不就3D吗?4D是怎么多出了一个D?

这需要往普通毫米波雷达上掰扯掰扯。大家从小听说过,蝙蝠视力差,要靠超声波反射“听声辩位”。学了物理之后,我们知道,这叫多普勒效应。

普通毫米波雷达,发射并接收反射回来的电磁波,参考多普勒效应公式,可以计算出“距离、方位、速度”数据,也就是3D的含义,但和我们通俗讲的“空间3D”并非相同的意思。

4D毫米波雷达,是在普通毫米波雷达的基础上,增加了高度数据,其实是“3D+1D”的含义。

之前,普通毫米波雷达只有“俯视视角”。夸张一点讲,无论是地上减速带,还是迎面一堵墙,对普通毫米波雷达而言,都能反射电磁波,都可能是障碍物,但无法靠高度区分出,谁是减速带,谁是一堵墙,那就不知道要不要刹停。

所以,一般的解决办法,就是都当做“减速带”来看待,直接冲过去,或者直接不采纳毫米波雷达的感知结果,转而让视觉来判断。

有了高度数据,毫米波雷达的识别能力完全不一样了,终于可以“睁眼看世界”。是小矮子,还是高个子,4D毫米波雷达可算能认清了。

感知系统升级建立于产品突破

随着自动驾驶功能在汽车应用的普及,汽车传感器市场一直在保持快速增长,但既然盲目堆叠传感器无法真正提升智能汽车的感知能力,那么产品自身的性能创新和升级就成为了唯一的突破口。尤其是当前性价比高的产品及技术方案更受到主机厂的青睐,所以传感器相关企业往往面临两个选择,一个是在不增加成本的前提下提升性能,另一个是在保持性能的同时降低成本。

这也是为什么行业内开始讨论4D毫米波雷达能否成为激光雷达的“平替”。

眼下4D毫米波雷达的赛道上,已经开始涌入越来越多的参与者,既包括大陆集团、采埃孚、安波福、博世这样的传统国际巨头,它们垄断了中国80-90%的市场,也有像复睿智行这样的新入局者,期待通过自主研发推动毫米波雷达的国产化替代升级。近日,复睿智行在上海举行了一场产品发布会,其自主研发的高性能4D毫米波雷达首次对外公布,这也是复睿智行感知解决方案的“杀手锏”。

在产品层面,不同于市面上主流的3发4收雷达,复睿智行研发的“哥伦布”是第一款使用4发4收解决方案的雷达。在探测能力和角分辨能力上,哥伦布雷达分两个版本:前雷达和角雷达,前者最大探测距离高达300米,是市场上非成像当中能够实现的最大距离,水平角分辨率低至2.5°,垂直角精度±1.0°;后者探测距离超过200米,水平视场角达160°,水平角分辨率低至4.8°。

从参数上看,哥伦布雷达的探测距离和探测能力得到了大幅度提升,可以对标国际头部厂商的最新一代产品。以川速微波推出的77GHz增强版AVP角雷达为例,集成角雷达模式和4D点云模式,水平角探测范围±75°,俯仰角探测范围±15°,最远探测距离为120米。

另外,值得一提的是哥伦布雷达的俯仰探测能力,因为使用了3层俯仰天线布局,俯仰探测性能两倍于市场上主流的产品。

不过一旦越来越多的4D毫米波雷达被安装在车上,雷达相互干扰的缺点就暴露出来。为了解决这个问题,复睿智行一面采用了芯片支持影片加速的抗干扰检测技术,另一面则通过算法去减少或者修正干扰带来的影响,将智能抗干扰技术提高了3倍的稳定性。

当前毫米波雷达的发展已经开始进入国产替代的阶段,较好的波形设计能力和天线设计能力只是一款4D毫米波雷达的基础,日渐激烈的市场竞争将会更加考验国内厂商的自主研发能力。而哥伦布雷达全面的、综合的性能提升,可以说恰恰对外展示了复睿智行在自动驾驶感知系统上的硬件研发能力。

而且,复睿智行聚焦硬件单品,把产品性能做到极致,然后再造一个感知系统,这与堆叠硬件的做法相反,为感知系统提升、获取更多的数据提供了新的思路。

当然,4D毫米波雷达性能升级,不是说替代激光雷达,而是为主机厂提供更具性价比的解决方案,减少他们对激光雷达在数量和质量上的要求,满足他们对降低成本的迫切需求。

从成本来看,4D毫米波雷达的成本和传统毫米波雷达成本相近,约为激光雷达的1/10。目前,“视觉+毫米波雷达”的L2级视觉方案已能压低到2000元/套,而一些L3级的视觉方案,如果不需要那么高线束的激光雷达,使用高性能的毫米波雷达,可以极大地降低整车的成本。

4D成像,具体有什么应用?

如果障碍物是一个运动的物体,判断起来都还好。因为只要是运动的,就算不知道障碍物的高度,我们也知道,这个东西是需要避开的。

对于毫米波雷达而言,最难的是判断静止物体。

因为路面上有太多静止的物体了,第一种是井盖、减速带,离地面很低,不应该被判定为障碍物;第二种是立交桥、交通标识牌、龙门架,属于有高度的空中物体,也不需要判定为障碍物;第三种是抛锚的汽车、摆在路上的三角锥桶,属于应该准确判断的障碍物。

但是,在毫米波雷达眼里,井盖、立交桥、抛锚的汽车都是一样的东西,要是觉得都是障碍物,那就都是障碍物,要是觉得应该忽略,那就都应该忽略。

在实际操作中,也就全都忽略了(或者降低毫米波雷达的置信度,转而靠摄像头做判断),而要是全都认作障碍物,那车开上路,只会一直报警。

这么做,出现过一些意外的情况。某些车直直地撞上前面抛锚的汽车,就是因为毫米波雷达直接忽略,而摄像头也没有及时认出来。毕竟,AEB自动刹车其实以摄像头为主,毫米波雷达的置信度权重被极大地降低了。

4D成像毫米波雷达,就可以解决这个问题,可以判断高度,具备成像能力,可以区分出路上障碍物的类别,也就可以判断该碾过去,还是该刹车。

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