目前自動駕駛汽車感知的實現離不開安裝在車輛上的激光雷達、車載攝像頭、毫米波雷達等感知設備，通過采集車輛周邊交通環境的數據，讓自動駕駛汽車能夠擁有甚至超越人類的眼睛，來感知周圍的世界為決策規劃模塊提供更加準確、豐富的環境信息，從而讓自動駕駛汽車可以安全駕駛。

傳感器硬件的堆疊，一方面可以讓自動駕駛汽車可以更安全地在道路上行駛，但另一方面由于單個硬件設備并不能獲得所有需求數據，且在很多極端環境下，硬件設備也會出現問題，如激光雷達在大霧、大雨等極端天氣下，測得數據會出現較大偏差；毫米波雷達不具備測高能力，難以判斷前方靜止物體是在地面還是在空中；車載攝像頭只能拍攝到2D平面圖像，即便通過深度學習的輔助，依舊無法精準測得周圍物體與自動駕駛汽車之間的距離，因此自動駕駛汽車需要不同的硬件設備同時工作，從而讓自動駕駛汽車能夠在任何情況下，獲得不亞于人類的感知精度及能力。而4D毫米波雷達的出現，將為自動駕駛帶來革命性的改變。

什么是4D毫米波雷達

在自動駕駛感知中，毫米波雷達作為自動駕駛中最重要的傳感器之一，是至關重要的一環。但由于不具備測高的能力，很難判斷前方靜止物體是在地面還是在空中，在遇到井蓋、減速帶、立交橋、交通標識牌等地面、空中物體時，無法準確測得物體的高度數據。而4D毫米波雷達的出現，將彌補這一問題，4D毫米波雷達又稱為成像雷達，在原有的距離、速度、方向的數據基礎上，加上了對目標的高度分析，將第4個維度整合到傳統毫米波雷達中，以更好地了解和繪制環境地圖，讓測到的交通數據更為精準。

早在2020年，特斯拉就曾宣布要在特斯拉汽車上增加一款4D傳感器技術，通過4D傳感器技術，將現有的工作范圍增加兩倍，以獲取更多的交通信息。4D毫米波雷達可以有效解析測得目標的輪廓、行為和類別，可以適應更加復雜的道路，識別更多小物體，被遮擋部分的物體及靜止或橫向物體的監測，從而可以精準的了解車輛需要在什么情況下剎車，相對于3D毫米波雷達僅可以測量方位角、仰角和速度這3個數據，4D毫米波雷達可以獲得的數據則更多，從而提供給決策規劃更多可依賴的信息。

4D毫米波雷達的解決方案

4D毫米波雷達最早是在2019年由以色列公司提出，2020年初，Waymo宣布在第五代自動駕駛感知套件中推出4D毫米波雷達。同年，大陸集團推出了首個4D毫米波雷達量產解決方案，并表示寶馬將成為首家搭載的車企。在2021CES上，4D毫米波雷達也聲勢不小，諸多廠商紛紛攜產品亮相，德州儀器、Mobileye等企業陸續推出或更新4D毫米波雷達方案。

去年，安波福亮相了下一代L1～L3級自動駕駛平臺，聲稱其傳感器套件就包含了4D毫米波雷達；采埃孚表示，從上汽集團獲得4D毫米波雷達的生產訂單，2022年正式供貨；博世在中國市場首次對外推介第5代雷達至尊版，即4D毫米波雷達。

4D毫米波雷達和傳統雷達一樣，在極端天氣條件下工作時不會出現極大的偏差，且增加了仰俯角之后，能夠形成點云圖像，這就意味著4D毫米波雷達不僅可以檢測到物體的距離、相對速度和方位角，還可以檢測到前方物體的垂直高度以及前方靜止和橫向移動物體，這將補足傳統雷達對靜態目標的檢測短板。目前4D毫米波雷達主要有2種技術方案：

• 一種是4D毫米波雷達企業自主研發多通道陣列射頻芯片組、雷達處理器芯片和基于人工智能的后處理軟件算法。
• 另一種就是基于傳統雷達芯片供應商的解決方案，通過多芯片極聯，或者軟件算法來實現密集點云輸出及識別。?

4D毫米波雷達的主要特點在于角分辨率非常高，前置4D毫米波雷達角分辨率可達1度方位角和2度俯仰角，當加裝4D毫米波雷達的自動駕駛汽車在探測道路信息時，可以直接探測到車輛周邊物體的輪廓。像是在道路信息比較豐富，如行人與車輛夾雜在一起時，4D毫米波雷達就可以直接對行人和車輛進行識別，并可以判斷對應物體的運動情況（是否運動、運動方向）。

4D毫米波雷達還可以探測到幾何形狀，比如在隧道場景中時，可以探測到隧道的長度和寬度。4D毫米波雷達的出現，有針對性地彌補了傳統毫米波雷達的性能短板，不僅是3D的升維，也帶來了探測精度、靈敏度、分辨率和性能的全面升級，給予自動駕駛更高的安全性，有望使毫米波雷達成為自動駕駛系統中的核心傳感器之一。

4D毫米波雷達的未來發展趨勢

據業內人士分析，4D毫米波雷達的規模化落地馬上就要來了。在市場化方面，目前技術趨于成熟，有許多種創新的算法都在產品化過程中。不少車廠的新款車輛已有配裝的需求，其中自動泊車、L3及以上級別自動駕駛更是把4D成像作為剛需、事實上從去年開始，4D毫米波雷達已有很多產品裝車路測并準備量產。

例如恩智浦宣布，業界首款專用16nm毫米波雷達處理器S32R45將于上半年開始首次用于客戶量產。英特爾旗下的Mobileye也在積極推進4D毫米波雷達的開發應用。Mobileye首席執行官Amnon Shashua在今年CES演講中強調了4D成像毫米波雷達在汽車中的應用場景。

他表示：“到2025年，除了在汽車正面，其他地方我們只想要毫米波雷達，不想要激光雷達。” 在Mobileye的計劃中，到2025年將推出基于毫米波雷達/激光雷達的消費級自動駕駛車輛方案，汽車搭載雷達-LiDAR子系統，屆時車輛僅需安裝一個前向激光雷達，同時外加360 全包覆車身的毫米波雷達，即可實現自動駕駛任務。

自動駕駛技術無法依靠單一的傳感器一統天下以成為業內共識。根據目前市場對于自動駕駛的理解，沒有一刀切的傳感器，因為市場有很多細分領域，而且自動駕駛級別也不同，最終極大可能攝像頭和雷達會共存，因為它們的優缺點互補性非常強。比較特殊的是激光雷達，筆者認為有很大的可能性，4D毫米波雷達的解決方案可以降低或取代激光雷達的使用。4D毫米波雷達現在還處于發展的早期，但筆者相信未來它的性能會大大提升，并在理想情況下最終能夠取代激光雷達。”