雷达测速仪图片(可测速可成像 4D成像毫米波雷达能取代激光雷达？)

[太平洋汽车网络技术频道]我们被电磁波，从手机和WiFi到飞机和卫星，电磁波一直在发射。不同频段的电磁波具有不同的特性和功能，不同的领域也享受着电磁波带来的便利。确保不同领域的电磁波设备不会相互干扰的最简单和直接的方法是分区和分割。

国际电联国际电信联盟于1947年成立了IFRB国际频率注册委员会，以帮助所有成员合理使用无线电通信信道，并将有害干扰降至最低。国际频率注册委员会乐队电磁波的特性应尽可能合理地将不同的频段分配到不同的领域，以确保在特别拥挤的射频频段中应用尽可能多的无线电路。

例如，在毫米波段中，24-24.25ghz是用于工业、科学和医疗领域的国际ISM波段；76-77ghz是专门用于车载应用的频段。这是我们的普通车毫米波雷达，主要原因是24GHz或77GHz。

在汽车中，我们通常提到77GHz毫米波雷达被称为远程雷达，而24GHz的探测范围则略短。然而，这里有一个问题。24GHz毫米波长度更长，并且在相同功率下理论上可以更长的检测距离。为什么77GHz会成为汽车上的远程雷达？

首先是频带分配问题。24GHz属于国际ISM频段，并非仅限于车辆应用。为了避免干扰，24GHz毫米波雷达在汽车上的应用需要限制功率。在专用于车辆应用的77GHz频段中，可以使用更高的功率来获得更长的检测距离。

随着5g的快速推广，三种主流5g方案中的一种分布在24.25-29.5ghz频段。24GHz附近的频段面临重新分配的风险。目前欧盟它已逐渐取代24GHz车载毫米波雷达。新的工厂型号需要转换为77GHz毫米波雷达，现有的24GHz毫米波雷达可以在生命周期内正常使用。中国5g建设目前采用4.9ghz频段，对24GHz毫米波雷达没有影响。

除了频带分配的原因，在相同功率水平下，24GHz收发天线比77GHz雷达大。增加24GHz毫米波雷达的探测范围将使整个系统雷达音量太大了。此外，波长较长的24GHz电磁波具有更好的绕行能力，受气候等因素影响较小。角度分辨率会受到影响，但同时会变得更差。当24GHz毫米波雷达远距离判断目标位置时，可能会偏离车道。在这种情况下，检测的意义不大。因此，远程毫米波雷达一般选用77GHz。

除24GHz和77GHz外，还有21ghz、60GHz和79ghz等不同频段的车载毫米波雷达，其中60GHz在一些国家也属于ISM频段。然而，氧分子对电磁波的吸收峰值仅为60GHz左右，因此60GHz在空气中传播的衰减较大。

作为一种稀缺资源，电磁波段对车载毫米波雷达的频段选择影响最大，但仍受到国家法律法规的限制。没有必要根据国际委员会的国情规定国家之间的无线电频率分布，而是为了确保在国际无线电注册中出现更多的无线电拥塞。因此，不同国家和地区毫米波雷达频段的选择可能略有不同。

在最后一个项目中，我们介绍了毫米波雷达在自动驾驶仪传感硬件中全天候、同时测距和测速的独特优势，奠定了其不可替代的地位。同时，指出了毫米波雷达角分辨率低、俯仰角分辨率低的问题。

近年来，随着自动驾驶技术的快速发展，已经相当成熟的传感硬件毫米波雷达并没有停滞不前。人们不断探索和发展具有更高分辨率和俯仰角分辨率的毫米波雷达，即4D成像雷达。传统的毫米波雷达具有同时检测距离、水平角和速度三个参数的能力。在加入高度信息后，它被称为4D毫米波雷达。4D成像毫米波雷达还追求更高的分辨率，以确保其能够区分目标是机动车辆、非机动车辆还是行人。

在去年中期，在汽车毫米波雷达市场占有率第一的大陆航空公司推出了世界上第一台4D成像毫米波雷达——ARS540，宝马纯电动旗舰suvix可能成为第一款配备ars5404D成像雷达的量产车型。然后在今年的上海车展上，华为还发布了4D成像雷达。

以华为4D成像雷达为例。该雷达采用12路发射，24路接收。它具有12×24，即288个信道，这比3个发射和4个接收的传统毫米波天线配置高24倍。与业内典型的成像雷达相比，它的接收通道也增加了50%，这是短期内可以批量生产的最大的天线配置成像雷达。

华为大阵列毫米波雷达的优点是水平视场从90°增加到120°，垂直视场从18°增加到30°，探测距离从200米增加到300米。虽然点云的密度和分辨率无法与激光雷达但覆盖率已经超过了绝大多数车载激光雷达。同时，它还具有毫米波雷达全天候同步测速的独特优势。

华为4D成像雷达的另一个独特优势是非视线感知。简而言之，它可以看到被前车阻挡的前车的位置和速度。无论是相机还是激光雷达，对目标的探测都仅限于视距。毫米波的波长较长，使其具有一定的多径传播现象。华为4D成像雷达可以通过前车车底，接收1-2辆被阻挡车辆的反射波。

大陆ars540和华为4D成像雷达在公布的性能方面都有颠覆性的改进，甚至有能力侵蚀激光雷达市场。但到目前为止，4D成像雷达尚未批量生产，许多技术细节尚未被制造商披露。

事实上，毫米波雷达的制造门槛并不高。即使是4D成像雷达，在硬件层面也没有太高的阈值。但是NXP和NXP英飞凌几乎垄断了毫米波雷达芯片组市场，而射频产品的生产和一致性需要长时间的经验积累，这为毫米波雷达市场创造了一个高门槛，这使得中国大陆等一些巨头，Denso和Bosch几乎垄断了车载毫米波雷达市场。4D成像雷达的出现给毫米波雷达市场带来了新的变数，更多的企业试图在新的市场平衡形成之前进入这个市场。

然而，4D成像雷达仍面临许多技术难题。除了产品本身的一致性和可靠性外，如何保证大阵列多通道（包括水平角和俯仰角）下的相位校准，使得校准更加困难。与此同时，大陆和华为还没有宣布如何实现目标跟踪，与传统方法相比阿达斯毫米波雷达主要用于高速跟车场景。面对城市场景，4D成像雷达需要同时跟踪大量的车辆和行人。跟踪目标数量增加了一个数量级，目标识别和跟踪模式已成为当务之急。

此外，在复杂的电磁环境中，毫米波雷达会受到噪声等较大的干扰。在追求高精度4D成像雷达的过程中，如何处理杂波和可能产生的虚警和预警噪声也是4D成像雷达应用的难点。随着使用毫米波雷达的车辆越来越多，毫米波雷达之间的相互干扰也将增加。抗相互干扰也是后续4D成像雷达必须认真面对的问题。

4D成像雷达作为一个新兴的硬件产业，目前公众信息有限。华为发布4D成像雷达时，只发布了经过处理的点云信息。即使是华为拥有288个通道和目前最大天线配置的4D成像雷达，点云的密度也无法与激光雷达相比。4D成像雷达完全取代激光雷达的说法是站不住脚的。4D成像雷达的优势仍然是毫米波雷达的独特优势加上更高的分辨率。然而，它可以全天工作，测量速度和图像。同时，与高性能激光雷达相比，4D成像雷达仍有能力侵蚀部分激光雷达市场，并在未来自动驾驶传感硬件的应用中发挥更大的潜力。（文本：太平洋汽车网郭睿）