車東西（公眾號(hào)：chedongxi）

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作者 | 阿超

編輯 | Juice

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日前，蔚來宣布采用恩智浦4D成像雷達(dá)解決方案，特斯拉更早些時(shí)候，傳出將使用Arbe的4D成像雷達(dá)。

4D成像雷達(dá)熱度一再攀升！據(jù)車東西統(tǒng)計(jì)，2023年以來國(guó)內(nèi)至少已有6家4D成像雷達(dá)企業(yè)拿到融資，總額達(dá)數(shù)十億元。新的百億賽道正在誕生！

4D成像雷達(dá)性能表現(xiàn)大幅躍遷，成本僅為激光雷達(dá)五分之一，這成為熱度提升的主要原因。

深究4D成像雷達(dá)的技術(shù)類型，車東西發(fā)現(xiàn)，數(shù)字編碼調(diào)制（DCM），這一手機(jī)廣泛使用的通訊技術(shù)，正走向民用車，傳統(tǒng)毫米波雷達(dá)正從模擬信號(hào)時(shí)代走向數(shù)字編碼時(shí)代。

那么4D成像雷達(dá)為何能達(dá)到這樣的效果，背后的原理路線有哪些，是否真的可以替代激光雷達(dá)呢？車東西在采訪業(yè)內(nèi)知名企業(yè)、調(diào)查市場(chǎng)狀況、研究技術(shù)原理后找到了答案。

一、4D成像雷達(dá)熱度飆升 掀起新一輪融資潮

近日，荷蘭計(jì)算機(jī)芯片制造商恩智浦半導(dǎo)體宣布，蔚來將采用其4D成像雷達(dá)解決方案。在今年早些時(shí)候，特斯拉HW4.0電腦板被曝光，結(jié)合此前特斯拉向FCC遞交的4D毫米波雷達(dá)文件，新增的以太網(wǎng)接口或?qū)⒔尤?D毫米波雷達(dá)。

一時(shí)間4D成像雷達(dá)熱度大增，多個(gè)機(jī)構(gòu)也表示十分看好4D成像雷達(dá)在中國(guó)市場(chǎng)的發(fā)展，并對(duì)此做出積極的未來預(yù)期。

其中，高工智能汽車研究院預(yù)計(jì)，2023年中國(guó)乘用車市場(chǎng)前裝4D成像雷達(dá)將突破百萬顆，到2025年4D成像雷達(dá)占全部前向毫米波雷達(dá)的比重有望超過40%。

根據(jù)億歐智庫(kù)測(cè)算，2025年中國(guó)車載4D成像雷達(dá)市場(chǎng)規(guī)模將達(dá)到3-4億美元（約合人民幣21-28億元）。

中金公司也給出了雷達(dá)市場(chǎng)預(yù)期增長(zhǎng)率，從2022年至2025年，國(guó)內(nèi)4D成像雷達(dá)市場(chǎng)的年均復(fù)合增長(zhǎng)率分別為34%、64%和88%。

國(guó)內(nèi)如此龐大且快速增長(zhǎng)的市場(chǎng)，也帶動(dòng)了相關(guān)雷達(dá)企業(yè)的快速發(fā)展。前段時(shí)間，4D成像雷達(dá)企業(yè)賽恩領(lǐng)動(dòng)(參數(shù)|詢價(jià))完成數(shù)億元A輪融資，由小米和蔚來領(lǐng)投。據(jù)車東西不完全統(tǒng)計(jì)，2023年以來國(guó)內(nèi)至少已有6家4D毫米波雷達(dá)企業(yè)拿到融資，總額達(dá)數(shù)十億元。

2023年中國(guó)毫米波雷達(dá)企業(yè)融資情況

此外，國(guó)外企業(yè)也十分看好國(guó)內(nèi)的市場(chǎng)潛力，對(duì)中國(guó)市場(chǎng)十分重視。今年上海車展便有許多國(guó)外4D成像雷達(dá)相關(guān)企業(yè)前來參展。

美國(guó)數(shù)字雷達(dá)芯片企業(yè)Uhnder聯(lián)合創(chuàng)始人兼CEO Manju Hegde在上海車展期間接受記者采訪時(shí)表示：“中國(guó)市場(chǎng)發(fā)展得非?？?，對(duì)4D數(shù)字成像雷達(dá)的熱度也非常高。上海車展是一個(gè)非常重要的契機(jī)，借此機(jī)會(huì)我們會(huì)去接洽和拜訪很多重要客戶，助力客戶盡快實(shí)現(xiàn)規(guī)模量產(chǎn)。后續(xù)我們會(huì)經(jīng)常過來參與活動(dòng)，并與客戶、合作伙伴、以及行業(yè)專家開展溝通交流?！?/p>

二、4D成像雷達(dá)性能躍遷 推動(dòng)汽車感知變革

多傳感器融合是當(dāng)下智能汽車采用的主要路線，而激光雷達(dá)的成本遲遲難以有效降低，于是攝像頭和毫米波雷達(dá)便成為傳感器融合感知的主要參與者。而4D成像雷達(dá)作為毫米波雷達(dá)的一種，性能大幅躍升，成本表現(xiàn)依舊出色，這使得4D成像雷達(dá)近來熱度不斷提升。

傳統(tǒng)的3D毫米波雷達(dá)對(duì)目標(biāo)的檢測(cè)信息為雷達(dá)與目標(biāo)的距離、相對(duì)徑向速度、水平角度的數(shù)據(jù)。面臨著無高度測(cè)試能力、角分辨率低、靜態(tài)物感知度低等問題。當(dāng)遇見靜止車輛時(shí)，目標(biāo)信息容易和地雜波等摻雜在一起，識(shí)別難度較大。

而4D毫米波雷達(dá)在3D毫米波雷達(dá)水平方向天線的基礎(chǔ)上，增加布置垂直方向上的收發(fā)天線，從而增加對(duì)目標(biāo)高度的估計(jì)。相比于3D毫米波雷達(dá)具有天線數(shù)量多且密度高、輸出的點(diǎn)云圖像密度更高等特點(diǎn)。在距離分辨率、距離精度、角度分辨率、角度精度、速度分辨率和速度精度等方面都有所提升。

4D毫米波雷達(dá)探測(cè)距離

目前，4D成像雷達(dá)根據(jù)輻射電磁波方式的不同，分為調(diào)頻連續(xù)波（FMCW）和調(diào)相連續(xù)波（PMCW）兩種技術(shù)路線，這兩種路線分別基于不同的調(diào)制方法來實(shí)現(xiàn)。

在雷達(dá)中信道不能直接傳輸由信源產(chǎn)生的原始信號(hào)，信源產(chǎn)生的信號(hào)需要變換成合適的信號(hào)，才能在信道中進(jìn)行傳輸。將信源產(chǎn)生的信號(hào)變換成適合于信道傳輸?shù)男盘?hào)的過程就稱為調(diào)制。

用模擬信號(hào)控制載波參量的變化，這種調(diào)制方式稱為模擬調(diào)制，目前使用最為廣泛；用數(shù)據(jù)信號(hào)控制載波信號(hào)的參量變化，這種調(diào)制方式稱為數(shù)字調(diào)制，數(shù)字調(diào)制正成為的新的趨勢(shì)。從此角度上也可以將雷達(dá)分為模擬雷達(dá)和數(shù)字雷達(dá)。

目前在4D成像雷達(dá)領(lǐng)域以基于模擬調(diào)制的調(diào)頻連續(xù)波（FMCW）方案為主，主要代表是以色列公司Arbe，該方案雷達(dá)信號(hào)處理主要是在模擬電路中完成的。

毫米波雷達(dá)工作體制（圖源網(wǎng)絡(luò)）

而基于數(shù)字編碼調(diào)制（DCM）技術(shù)的調(diào)相連續(xù)波方案隨著技術(shù)成本的降低逐漸應(yīng)用于4D成像雷達(dá)領(lǐng)域。該方案通過多天線同時(shí)發(fā)射正交相位編碼信號(hào)的方式來探測(cè)目標(biāo)的距離和速度。

采用DCM技術(shù)的雷達(dá)芯片主要以數(shù)字的方式處理雷達(dá)信號(hào)，且允許在雷達(dá)上使用算法進(jìn)行更先進(jìn)的數(shù)字處理。其代表雷達(dá)芯片企業(yè)是美國(guó)的Uhnder。例如，Uhnder稱其4D數(shù)字雷達(dá)芯片S80完全由軟件定義，內(nèi)置處理器，可在芯片上運(yùn)行算法，還可以使用先進(jìn)的深度學(xué)習(xí)神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)和 AI（人工智能）進(jìn)行優(yōu)化。

同時(shí)，基于數(shù)字編碼調(diào)制（DCM）技術(shù)的調(diào)相連續(xù)波方案不僅可以探測(cè)更遠(yuǎn)距離，而且相對(duì)于傳統(tǒng)的模擬調(diào)頻連續(xù)波（FMCW）雷達(dá)，在有效探測(cè)目標(biāo)的同時(shí)可以有效的抗除雷達(dá)與雷達(dá)之間的相互干擾。

以基于Uhnder 4D 數(shù)字雷達(dá)芯片S80的產(chǎn)品為例，Uhnder首席執(zhí)行官兼聯(lián)合創(chuàng)始人Manju Hegde表示：“與現(xiàn)有模擬雷達(dá)相比，數(shù)字雷達(dá)的分辨率提升了 16 倍，目標(biāo)反射功率提升了 24 倍，對(duì)比度提升了 30 倍?！?/p>

Uhnder 4D 數(shù)字雷達(dá)芯片S80

而在成本方面，4D成像雷達(dá)相比激光雷達(dá)也展現(xiàn)出較大的優(yōu)勢(shì)，而相對(duì)于傳統(tǒng)的3D毫米波雷達(dá)，Manju Hegde也表示：“相比模擬雷達(dá)，數(shù)字雷達(dá)可以帶來數(shù)十倍的性能提升。但是模擬雷達(dá)如果要達(dá)到相同的性能，無論用什么樣的方式，價(jià)格肯定會(huì)非常的高。而通過使用 Uhnder 數(shù)字雷達(dá)解決方案，制造商可以在相同的價(jià)格范圍內(nèi)實(shí)現(xiàn)更大的性能提升?！?/p>

也就是說當(dāng)下4D成像雷達(dá)的成本相對(duì)于傳統(tǒng)的3D毫米波雷達(dá)性能大幅躍遷，而成本小幅提升。在部分性能表現(xiàn)上甚至可以超越激光雷達(dá)，成本卻遠(yuǎn)低于激光雷達(dá)。

三、Uhnder CEO：4D成像雷達(dá)可部分替代激光雷達(dá)

4D成像雷達(dá)相對(duì)于激光雷達(dá)不易受雨雪霧霾的天氣的影響，可靠性和耐久性會(huì)更好些。同時(shí)，4D成像雷達(dá)作為3D毫米波雷達(dá)的升級(jí)版，成本僅為激光雷達(dá)的五分之一。

4D成像雷達(dá)在性能表現(xiàn)上大幅超越傳統(tǒng)的3D毫米波雷達(dá)，雖與激光雷達(dá)還有差距，但其相對(duì)激光雷達(dá)低廉的成本令其十分具有誘惑力。

按照以色列公司Arbe的說法，預(yù)計(jì)4D成像雷達(dá)的價(jià)格在100-150美元（約合人民幣700~1000元）之間。成本僅為激光雷達(dá)的五分之一。

車載感知硬件關(guān)鍵參數(shù)對(duì)比

在此背景下，一時(shí)間，有關(guān)4D成像雷達(dá)和激光雷達(dá)關(guān)系的討論越來越多。4D成像雷達(dá)真的可以替代激光雷達(dá)嗎？

對(duì)此Uhnder聯(lián)合創(chuàng)始人兼CEO Manju Hegde認(rèn)為，長(zhǎng)期來看4D成像雷達(dá)和激光雷達(dá)是互補(bǔ)的關(guān)系，正如Manju Hegde在接受車東西采訪時(shí)表示：“對(duì)于L2或L2+這個(gè)級(jí)別的車型來說，數(shù)字雷達(dá)和攝像頭其實(shí)已經(jīng)足夠了。在西方國(guó)家，比如美國(guó)和歐洲，就是這樣的一個(gè)配置。但是對(duì)于像L3甚至是L4這樣更高級(jí)別的自動(dòng)駕駛，在數(shù)字雷達(dá)和攝像頭的基礎(chǔ)上，還是需要激光雷達(dá)?！?/p>

Uhnder聯(lián)合創(chuàng)始人兼CEO Manju Hegde

這與車東西的觀點(diǎn)不謀而合，智能汽車的輔助駕駛會(huì)在今后較長(zhǎng)時(shí)間內(nèi)處于L2+階段，成本會(huì)成為廠商著重考慮的一個(gè)因素。4D數(shù)字成像雷達(dá)會(huì)越來越多地被選擇。

Manju Hegde也表示：“在電動(dòng)汽車領(lǐng)域，在注重成本效益或者性價(jià)比的情況下,我們相信會(huì)有越來越多的車型還是會(huì)選擇4D雷達(dá)。因?yàn)樗膬r(jià)格相對(duì)更有競(jìng)爭(zhēng)力，同時(shí)在性能上也有很好的表現(xiàn)。”

結(jié)語(yǔ)：一個(gè)新的百億賽道正在誕生

到目前已有特斯拉、上汽、比亞迪、理想、吉利、紅旗、長(zhǎng)安等多個(gè)品牌已經(jīng)定點(diǎn)或量產(chǎn)搭載4D成像毫米波雷達(dá)，搭載 Uhnder 的片上雷達(dá)芯片的麥格納ICON數(shù)字雷達(dá)，也已在汽車上部署。

據(jù)中金公司數(shù)據(jù)顯示，未來5年中國(guó)4D成像雷達(dá)市場(chǎng)規(guī)模將迎來加速增長(zhǎng)時(shí)期，同時(shí)中金公司預(yù)測(cè)今年中國(guó)4D成像雷達(dá)市場(chǎng)規(guī)模增速將超過50%，一個(gè)新的百億賽道正在誕生。