从2021年开始，4D毫米波雷达在汽车行业迅速蹿红。一时间，大陆集团、Waymo、安波福、华为等科技巨头纷纷推出新品，同时也引发了傲酷、苏州毫米波、安智杰等诸多新兴玩家纷纷押注布局。2022年，这一新兴技术发展势头或更为强劲。就在不久前，4D毫米波雷达解决方案提供商几何伙伴获得博世旗下博原资本独家投资，再度呈现了行业对于此技术领域的看好。也可以说，4D毫米波雷达正加速而来。
4D毫米波雷达应用场景图
（图片来源：珠海上富电技）
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4D毫米波雷达“走红”背后
新生事物的兴起通常跟两大因素相关，一是原有技术局限，二是市场所需，4D毫米波雷达也不例外。
作为核心技术之一，毫米波雷达由于具备全天候全天时的探测能力，再加上通过直接测量距离和速度，更容易实现对目标运动状态的检测，正逐渐在越来越多的新车上搭载。然而面对L3以及更高级别自动驾驶，传统毫米波雷达的短板逐步呈现。它存在无法高密度点云成像，不能有效地解析目标的轮廓与类别、角分辨率低、不能检测静止目标等技术局限，难以满足自动驾驶向上发展需求。
尽管激光雷达目前也被行业所看好，但成本居高不下且量产门槛高是其目前暂且无法解决的痛点。随着智能网联汽车渗透率快速攀升，更高性能的毫米波雷达被市场所需。
在此背景下，4D毫米波雷达应势而生，增加了对目标高度维度数据的探测和解析，实现了距离、方位、高度以及速度四个维度的信息感知，可以有效地解析目标的轮廓、类别等等，并具备高角分辨率，完美弥补了传统毫米波雷达的短板。“一个直观的数据，传统的雷达无法识别150米以外静止的易拉罐，但是4D毫米波成像雷达可以看到。在数据方面，其可达到每秒32000个点云数据。”纳瓦电子CEO李建林曾表示。
传统毫米波雷达点云（左）和4D毫米波雷达点云（右）
（图片来源：傲酷）
此外，价格方面，4D毫米波雷达的价格在100-150美元之间，中短期内量产成本远远低于激光雷达。因此，4D毫米波雷达会在追求极致性价比，不能规模采用激光雷达，但又需要有激光雷达的部分优势功能如静止目标检测等的城市L3、AVP等场景下，迅速占据重要位置。
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商业化加速，新老玩家同台竞技
对于毫米波雷达而言，4D成像雷达带来的改变无疑是革命性的。正是看到这一点，近两年国内外新老玩家快速发力，不少已宣布量产规划。
据了解，早在2019年，以色列公司Arbe发布了采用专利芯片组技术的车规级4D成像雷达测试版产品——Phoenix。此后，Waymo、大陆集团、采埃孚、安波福、博世等国际科技巨头开始陆续宣布相关动态。
其中，Waymo于2020年宣布在第五代自动驾驶感知套件中推出4D成像雷达；大陆集团在2020年宣布2021年其首个4D毫米波雷达量产解决方案，并表示宝马将成为首家量产搭载汽车制造商；安波福在2021年初宣布推出下一代L1至L3 ADAS平台，并表示在传感器套件中，采用了毫米波雷达、摄像头和激光雷达的融合感知方案，其中就包含了首款4D毫米波雷达。采埃孚2021年宣布从上汽集团获得4D长距离成像雷达技术的生产订单，2022年正式供货。博世2021年在中国市场首次对外亮相第五代雷达至尊版，即4D成像雷达。
采埃孚4D长距离成像雷达应用场景图
（图片来源：采埃孚）
国内，不少企业也开始发力，如华为于2020年北京车展上展示了4D毫米波雷达；华域汽车于2021年表示已完成4D成像毫米波雷达产品的自主研发,计划于当年第四季度实现量产。此外，还有不少新玩家涌入布局，如Mobileye在2022年1月CES展上推出了全套的传感器，当中就包括4D毫米波图像雷达；安智杰则于2月初发布了4D毫米波成像雷达；苏州毫米波在投资者互动中表示，4D点云成像雷达正在按计划研发调试中；楚航科技、纳瓦电子、森思泰克、木牛科技、几何伙伴、珠海上富电技等也在布局，但具体的量产时间尚未公布。
安智杰4D毫米波雷达（图片来源：安智杰）
从目前来看，4D毫米波雷达已进入小规模量产导入阶段，前期依然是外资科技巨头占据主导，不过我们看到，国内企业行动亦较为快速，未来可期。各大厂商军备竞赛背后，一定会是4D成像雷达的技术愈发成熟，搭载率向上攀升。据中金公司预计，至2025年中国车载4D成像雷达市场规模在悲观、中性、乐观情况下有望分别达到1.9、3.6、5.4亿美元，2022E-25E CAGR分别达到34%、64%、88%。
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未来可期，但仍需强化“内功”
4D毫米波雷达作为车规级安全件，开发周期非常长，要有足够的时间来完成系统设计、测试验证等环节。通常来讲，开发一款雷达要5年的时间，如果是走定制芯片的路线，可能会更长。因此，要真正做到4D高清成像且实现规模量产并不是易事。
相关业内人士曾指出，要做到4D高清成像必须要解决以下几个问题：一是要有高度这一维度的准确数据以实现立体成像；二是要能够分辨开来距离的很近的车、人等，要求的角分辨率很高，要实现1度及以下角分辨率（目前4D毫米波雷的水平角分辨率多为1°）；三是较强的抗干扰性，尤其抗多径干扰的能力，保证成像清晰不受影响；四是要跟踪分类，通过雷达直接对大小车型、行人等进行分类。
据介绍，在一般的4D雷达成像方案中，主要是依靠增加芯片、天线等硬件来实现。如Arbe、Vayaar、Unhder等采用的方案就是将多发多收天线集中在一个芯片中，通过专门的4D毫米波雷达芯片实现同样的功能。但由于这种方案天线太多，互相之间会干扰，噪声很大，做成的4D成像雷达探测距离往往都不会很远，干扰难以去除，且角分辨率到了一定程度有天花板。
还有部分公司采用基于77GHz/79GHz标准雷达芯片的多级联方式来实现，从而提升功率和角分辨率。但这种方案的弊端是雷达的尺寸大，不利于装车，功耗特别大，散热很难。另外由于这些方案往往需要采用更多的芯片硬件，成本也会成倍增加。
因此，对于4D毫米波雷达而言，商业化正当时，但挑战依然不小，仍然需要强化内功。
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