汽车感知下半场:聚焦雷达之争,“4D化”之后能否取代激光雷达?

通信资讯馆 2023-03-20
2365 字丨阅读本文需 6 分钟

人需要眼睛,汽车也需要。智能汽车时代,雷达迎来万亿增量。

一辆汽车前后左右上下,可能需要4-6个雷达,每个雷达的价格假设是1000元,这就是4000-6000元的市场,而如今国内保有量就有3亿乘用车,也就是说,单就国内,这就是上万亿的需求市场。按照每年2000万的新车来算,这也是近万亿的市场,还没有考虑到国外市场。

在供给侧,4D毫米波雷达的”战场“已然火热。维宁尔(Veoneer)宣布与4D毫米波雷达方案商Arbe合作,共同研发汽车雷达,以提升自动驾驶性能安全。大陆、采埃孚、博世、海拉,以及国内经纬恒润、森斯泰克、福瑞泰克等企业也均布局了4D毫米波雷达市场。

当下,随着市场对自动驾驶能力的需求不断升级,需要具有更高感知能力的传感器设备,4D毫米波雷达作为一颗新星,似乎成为了自动驾驶汽车领域中不可或缺的配置之一,甚至被称为激光雷达的“平替”。

一、汽车感知之争:摄像头VS雷达

目前在汽车感知领域,主要有两大方向,一个是图像,一个是三维空间。前者依靠的是摄像头,也有汽车之眼的称号,后者依靠的是雷达,有汽车之耳的称号。

摄像头的优点很多,比如擅长对车辆、行人、速度标志等物体进行分类,唯一能够解释二维信息的传感器,例如速度标志、车道标记或交通灯。但是缺陷也非常明显,首先摄像头呈现的图片是二维的,摄像头无法很靠的测量距离和位置数据,而汽车行驶的空间是三维的。另外,最为关键的问题是摄像头严重依赖于光线,限制了使用场景以及天气。

而雷达的很多属性填补了感知的需求,比如距离、天气等。所以,未来的智能汽车一定是摄像头与雷达并重的,如此才能真正地实现自动驾驶。

在雷达的选择中,目前主流的选择是毫米波雷达和激光雷达,二者的特点也非常突出。

毫米波雷达是工作在毫米波波段(millimeter wave )探测的雷达。雷达系统发射的电磁波信号被其发射路径上的物体阻挡继而会发生反射。通过捕捉反射的信号,雷达系统可以确定物体的距离、速度和角度。

激光雷达则是由雷达发射系统发送一个信号,经目标反射后被接收系统收集,通过测量反射光的运行时间而确定目标的距离。

二、二者在性能方面的差异

1、毫米波雷达的最大距离达到1公里,而激光雷达只有300米。

2、毫米波雷达的识别能力一般,穿透能力强,不容易受天气环境影响;激光雷达的精度高,穿透性较差,容易受到浓雾、雨雪天气影响。

3、毫米波雷达的成本相对较低,而激光雷达的成本较高,目前只装备在少数高端车型,或者测试车上。

4、毫米波雷达不具备测高度的问题

距离、稳定度、精准度,都是智能汽车所要求的,该怎么解决?

目前,二者都在改进,传统的毫米波雷达和激光雷达都不能满足车载雷达的要求。比如4D高精成像毫米波雷达在现有雷达基础上,通过俯仰角、时间、距离、方位角共四个维度感知环境,增强雷达对目标俯仰高度数据的探测和解析,成本远低于激光雷达。

汽车是一个行驶中的箱子,对可靠性安全性有极高的要求,因此未来这两种雷达或长期在不同等级的车辆中同时存在,或者在同一辆车中搭配使用。

而相比较激光雷达,毫米波雷达的稳定性以及低成本特性,在毫米波的基础上做加法,看起来更合算,或将成为车载雷达的主流。

三、4D毫米波雷达的优势何在?

了解自动驾驶的都知道,自动驾驶领域的感知解决方案被分为两大阵营,一类是以特斯拉为代表的阵营,主要是以摄像头为主传感器实现感知数据收集;另一类则是“组合传感器”阵营,以摄像头、毫米波雷达、激光雷达等传感器进行融合感知。

日前,以“纯视觉”解决方案为代表的特斯拉竟默默把毫米波雷达重新捡了回来,根据曝光的新文件,可以看到编号为“1541584”的毫米波雷达重新上车特斯拉,有人推测这是一款高分辨率的4D成像雷达,最快明年1月中旬就会对外发布。

为何4D毫米波雷达越来越受欢迎,并且正在成为汽车传感器中的“新星”?我们都知道,3D毫米波雷达一直以来有一个被诟病的缺点,就是无法识别静止物体,道路上的井盖、减速带以及悬挂着的各种道路标识牌等,由于没有高度信息,3D毫米波雷达完全无法决策,导致3D毫米波雷达在自动驾驶的战场上一直平平无奇。

4D毫米波雷达又称为成像雷达,与传统的毫米波雷达相比,4D毫米波雷达除了可以计算出被测目标的距离、速度、水平角度等数据信息之外,还可以计算出被测目标的俯仰角信息,获取被测目标的高度信息,更好地了解和绘制汽车周围的环境地图,使其提供的数据更为精准。

此外,4D毫米波雷达具备高分辨率的优势,在复杂的城市环境下,可通过高分辨率点云来感知汽车周围环境,从而增强环境测绘和场景感知能力,这在一定程度补上了3D毫米波雷达的短板。

另一方面,相较于激光雷达,4D毫米波雷达还可以全天候工作,即使遇上大雪、大雨等极端天气依然不会出现较大的偏差,能够稳定发挥作用,不受不良天气情况的影响。同时,从成本上看,激光雷达的价格大约在1000美元,而4D毫米波雷达仅仅只是约为激光雷达的1/10。正因为如此,所以4D毫米波雷达被认为是激光雷达的“平替”。

四、挑战仍存在,革命之路还需继续

尽管当下看来,4D毫米波雷达成为各车企的“心头肉”,但其发展仍然存在着诸多挑战。

有业内人士指出,4D成像毫米波雷达主要是依靠增加芯片、天线等硬件来实现立体成像、提高角分辨率等功能,但同时也会因为天线太多的问题,导致之间互相干扰,噪声很大。

而且,从分辨率来看,目前4D毫米波雷的水平角分辨率多为1°,而激光雷达的水平角分辨率可达到0.1°,4D毫米波雷达只能达到一些低端激光雷达的效果。因此,从某种程度上来说,4D毫米波雷达并不能完完全全取代激光雷达,只能说两者是互补关系,各有优缺点,二者未来发展如何,还需要市场的考量。

此外,对于汽车制造商来说,4D成像毫米波雷达并未进入真正大规模量产落地阶段,并不是所有的玩家愿意冒险在短时间内启用,其还存在观望的态度;而且并不排除未来激光雷达的升级更新,或许不再受限于高昂的开发成本等。

对于未来,只能说4D毫米波雷达是发展的趋势之一,其核心还得关注产品的性能以及价格,而这也需要行业给予一定的投入与关注。

写在最后

当今,在智能汽车的发展进程中,并没有真正地实现自动驾驶。不管是激光雷达或者是4D毫米波雷达,在自动驾驶汽车的发展过程中,其机遇和挑战是共存的,未来均存在着很多的可能性。而当下伴随着4D毫米波雷达影响力的逐步扩大,其实是给自动驾驶带来新的发展机遇,而如何更好地将它应用于汽车行业领域,还需要业内人士更多的关注与投入,以及市场带来的进一步验证。

文章来源: 虎嗅,白刃行走,物联传媒

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