電子發(fā)燒友網(wǎng)報道（文/李誠）在汽車領(lǐng)域，自動駕駛是汽車智能化發(fā)展的最終方向。毫米波雷達傳感器是目前汽車領(lǐng)域最成熟的技術(shù)之一，也是使用頻率較高的一種傳感器。隨著自動駕駛等級的不斷提高，對傳感器的探測精度提出了更高的要求，更高精度的4D成像毫米波雷達也因此應(yīng)運而生。

圖源：NXP

2020年，德國大陸汽車推出的ARS540正式將4D成像毫米波雷達帶入大眾視野。并且4D成像毫米波雷達也乘著自動駕駛的東風(fēng)，在汽車產(chǎn)業(yè)中悄然崛起。

4D成像毫米波雷達存在什么優(yōu)勢？

4D成像毫米波雷達與傳統(tǒng)毫米波雷達相比，最直觀的優(yōu)勢在于4D成像毫米波雷達在原有的基礎(chǔ)上新增了高度感知的能力，這也就意味著4D毫米波雷達的感知能力由原本的三維平面感知（距離、水平、速度）提升至了四維立體空間感知（距離、水平、垂直、速度）。

圖源：NXP

之所以在4D毫米波雷達中加入“成像”二字，是因為高度感知能力能夠更好地解析所探測到障礙物的輪廓、類別以及行為，而傳統(tǒng)的毫米波雷達并不具備縱向空間的感知能力，只能探測到地面的障礙物，但并不能確定該障礙物是否向高處延伸，更不能判斷障礙物的行為。因此在自動駕駛應(yīng)用中，使用傳統(tǒng)的毫米波雷達無法細化不同的剎車場景。

在成本方面，目前很多汽車廠商都以激光雷達作為汽車的賣點進行宣傳，甚至出現(xiàn)了相互攀比激光雷達使用數(shù)量的現(xiàn)象。雖然激光雷達的探測精度比4D毫米波雷達更高，但目前還屬于激光雷達的初期發(fā)展階段，存在技術(shù)不夠成熟、成本高等問題。

此前就有媒體報道，目前最便宜的激光雷達一臺也需要數(shù)千元人民幣，高線數(shù)的激光雷達價格甚至達到了萬元級，而據(jù)Arbe透露的信息稱，其4D毫米波雷達的價格僅在100-150美元之間，定位在千元級別。

同時，4D毫米波雷達與傳統(tǒng)的毫米波雷達在原理上存在較多的產(chǎn)品共性，因此與攝像頭搭配使用時，數(shù)據(jù)融合的難度也相對較低，進而降低了一定的產(chǎn)品的驗證成本。

NXP 16nm 4D成像雷達處理器

處于汽車半導(dǎo)體技術(shù)前沿的NXP，近日在CES上共發(fā)布了兩款面向L2+至L5自動駕駛應(yīng)用的4D成像雷達處理器S32R41和S32R45。據(jù)悉，這兩款芯片具備6個角度、360°環(huán)繞視角的數(shù)據(jù)處理能力。其中這兩款芯片均采用的是16nm工藝，目前已進入投產(chǎn)階段，按計劃預(yù)計在今年上半年實現(xiàn)首批產(chǎn)品的交付。

圖源：NXP

據(jù)NXP官網(wǎng)的預(yù)測顯示，預(yù)計到2030年，將會有接近半數(shù)的汽車產(chǎn)能均為L2+自動駕駛汽車。NXP也預(yù)見了未來L2+這一細分賽道龐大的市場，專為L2+自動駕駛應(yīng)用量身打造了一款更具優(yōu)勢的4D成像雷達處理器S32R41。該處理器通過超高分辨率算法，可以很好地對六個方位角、360°環(huán)繞檢測的大量數(shù)據(jù)進行處理，通過專用芯片搶占L2 +細分市場。

而S32R45覆蓋的自動駕駛等級應(yīng)用相較于S32R41更廣，可滿足L2+至L5自動駕駛應(yīng)用。S32R45采用了4個800 MHz的Arm Cortex-A53 和3個400 MHzArm®Cortex®-M7內(nèi)核的32位汽車雷達微處理器單元（MPU），通過高性能的MPU可以很好地為高分辨率的遠程探測雷達提供高分辨率的成像功能。

S32R41和S32R45均采用了通用的軟件開發(fā)架構(gòu)，以及高性能硬件安全引擎、支持OTA 更新、符合最新網(wǎng)絡(luò)安全標準。

安智杰4D成像毫米波雷達

安智杰于去年12月正式上線了新一代的4D成像毫米波雷達FR58L，憑借著過硬的技術(shù)優(yōu)勢，其新上線的4D成像毫米波雷達具有精準的信號采集能力和目標識別能力，能夠為智能出行精準賦能，推動了自動駕駛的發(fā)展。

據(jù)悉，安智杰新一代的4D毫米波雷達采用的是硅基的COMS射頻前端芯片，在信號處理方面采用的是FPGA作為雷達信號源的高速處理中心。為提高數(shù)據(jù)處理的運算能力，安智杰還加高了容量的高速緩存，通過高計算帶寬、高容量存儲和高容量帶寬提升系統(tǒng)的算力。

在數(shù)據(jù)傳輸方面，采用了高傳輸速率的多通道CAN-FD作為通信接口，進一步提升雷達數(shù)據(jù)的傳輸速率，增強4D毫米波雷達的數(shù)據(jù)采集精度，為L3提供更準確的環(huán)境感知信息作為支撐。

同時，F(xiàn)R58L還在5個技術(shù)層面實現(xiàn)了新的突破，分別為：陣列綜合技術(shù)、恒虛警技術(shù)、超分技術(shù)、目標追蹤技術(shù)以及AI技術(shù)。陣列綜合技術(shù)主要就是通過提高動態(tài)范圍降低普遍存在高虛警和弱目標淹沒的問題；恒虛警技技術(shù)主要是通過安智杰獨有的恒虛警檢測算法，提升雷達在密集型應(yīng)用場景中的檢測能力；超分技術(shù)是通過子空間擬合類算法將孔徑的角度分辨能力提升至原有的4至6倍，再通過信號源估計算法加以輔助實現(xiàn)的；目標追蹤技術(shù)主要是通過引入多普勒觀測的IMM-JIPDA與UKF技術(shù)，剔除航跡預(yù)選波門中的雜波觀測，修正航跡質(zhì)量以改進真實目標與虛假航跡的甄別；AI技術(shù)主要就是為了提升4D毫米波雷達的多場景適應(yīng)能力。

圖源：安智杰

上圖為FR58L的詳細參數(shù)，其中FR58L的探測范圍覆蓋了0.2m~300m，0.2m的近距離探測能力能夠有效地降低因視線問題造成的盲區(qū)，進一步提升行車安全。同時大于40960 P/S的點云數(shù)量能夠很好地將毫米波雷達探測到的目標輪廓成像得更為清晰，有利于為自動駕駛提供更高精度的定位、地圖實時構(gòu)建與可通行空間估測等自動駕駛功能，進而提升車輛對周圍環(huán)境的感知性能。

結(jié)語

4D成像毫米波雷達高精度的目標偵測、追蹤以及可通行空間評估、車輛定位和實時地圖構(gòu)建等功能無論在成本還是其他方面都不輸傳統(tǒng)的攝像頭、毫米波雷達、紅外成像等傳感器，甚至可以與目前備受看好的激光雷達一比高低。在傳統(tǒng)雷達向激光雷達過渡階段，4D成像毫米波雷達有望挑起汽車自動駕駛的大梁。