如何最大程度提高傳統(tǒng)雷達(dá)分辨率

眾所周知，無論是攝像頭還是激光雷達(dá)，目前的量產(chǎn)技術(shù)仍然是受限于天氣條件。這也促進(jìn)了業(yè)內(nèi)在過去幾年關(guān)于多傳感器融合的趨勢判斷。

以激光雷達(dá)為例，此前《高工智能汽車》從多家試用過目前市面上主流激光雷達(dá)產(chǎn)品得到的反饋，在非理想天氣條件下，激光雷達(dá)廠家所給出的測距范圍“大幅縮水”。

近年來，全球在毫米波雷達(dá)領(lǐng)域的初創(chuàng)公司都在嘗試向高分辨率的成像雷達(dá)技術(shù)方向拓展。他們希望能夠基于毫米波雷達(dá)不受天氣和光線影響的獨特優(yōu)勢，如何最大程度改善傳統(tǒng)雷達(dá)分辨率低的缺點。

目前，毫米波雷達(dá)主要用于以下幾大場景：

前雷達(dá)是前向主動安全功能的最關(guān)鍵零部件，也是目前很多法規(guī)強制性的要求。對于前向碰撞檢測、報警、緩解和緊急制動作用明顯，尤其是在惡劣的照明和惡劣的天氣條件下。

角和側(cè)雷達(dá)通過監(jiān)視沿側(cè)面移動的車輛或障礙物威脅。它們用于盲點監(jiān)測，車道變換輔助和車道偏離警告。

后雷達(dá)：對于可能的后方及側(cè)后方追尾和交叉路口的交通警示，并可以協(xié)助自動泊車功能。

4D（3D空間+速度）成像毫米波雷達(dá)，被認(rèn)為是趨勢之一，將分辨率提升至接近激光雷達(dá)的水平，既解決對小物體的識別，以及移動、靜止物體的跟蹤，同時，毫米波雷達(dá)的穿透力（超視距能力）是對激光雷達(dá)的缺陷彌補。

同時，4D雷達(dá)相比傳統(tǒng)雷達(dá)可以做到垂直方向的探測，并直接實時給出物體的移動速度，而激光雷達(dá)則需要間接計算得出。

以目前三種傳感器的測距范圍來看，毫米波雷達(dá)仍然具備優(yōu)勢，這也使得在多傳感器融合的狀況下，其成為最早發(fā)現(xiàn)前方障礙物的傳感器。

此外，現(xiàn)有的24GHz，77GHz毫米波雷達(dá)仍然存在不少缺陷，比如必須在較窄的視場角提供中遠(yuǎn)距的中低分辨率，或者寬視場角的低分辨率之間選擇。這也使得下一代雷達(dá)的突破已經(jīng)成為剛需。

1度角分辨率、300米測距以及帶有俯仰角的垂直檢測，是目前自動駕駛向L3、L4級落地對毫米波雷達(dá)提出的需求。

同時，高分辨率甚至可以在部分場合替代目前激光雷達(dá)創(chuàng)建詳細(xì)道路數(shù)據(jù)的功能，并同樣提供汽車周圍障礙物大?。ㄉ踔磷龊唵蔚奈矬w分類），位置及速度數(shù)據(jù)。

而垂直高度的檢測，可以識別道路的限高和前方的大型靜止物體。4D毫米波雷達(dá)多了一個高度維度，能探測物體的3D坐標(biāo)數(shù)據(jù)，和視頻及激光一樣，數(shù)據(jù)融合非常容易，融合精度也非常高。

另外，沿路空中的物體，如天橋、紅綠燈、路牌等都在高處，傳統(tǒng)毫米波雷達(dá)沒法探測出來。

而有了4D雷達(dá)后就很容易做到。4D雷達(dá)比普通毫米波雷達(dá)多了縱向天線及處理器，可以檢測不同高度，不同水平面上的運動和靜止物體。

而相比激光雷達(dá)的大數(shù)據(jù)量，4D毫米波雷達(dá)也可以降低對車載計算單元帶來的大數(shù)據(jù)量處理瓶頸，而且是基于低功耗的前提。

當(dāng)然，成本是目前限制多傳感器融合的主要原因之一。4D毫米波雷達(dá)甚至可以做到目前普通77GHz雷達(dá)的成本，這為自動駕駛方案商及汽車制造商提供了更多的可選項。

目前，全球在4D毫米波雷達(dá)研發(fā)上，有包括傲酷雷達(dá)（Oculii）、Arbe Robotics、HENSOLDT、Steradian Semi、ARI、Metawave等多家廠商正在突圍。

傲酷雷達(dá)（Oculii）在全球首創(chuàng)了車載4D（X,Y,Z和速度）高清點云成像毫米波雷達(dá)，采用了世界首創(chuàng)的虛擬MIMO方式，用類似激光點云的成像方式，同時對距離250米內(nèi)的移動和靜止目標(biāo)點云高清成像。

由于每點帶有高度和速度信息，行人車輛及路沿隔離帶一目了然，特別適用于最有挑戰(zhàn)的城市人車混雜的場景。

目前這款雷達(dá)已達(dá)每秒5萬點，成像效果可與低線束激光雷達(dá)媲美。下一步隨著點云的密度增加，可以達(dá)到高線束激光雷達(dá)的效果。

此外，傲酷推出的77/79G 4D高清點云成像毫米波雷達(dá)目前已經(jīng)開始小規(guī)模量產(chǎn)，接下來準(zhǔn)備在國內(nèi)進(jìn)行大規(guī)模車規(guī)級量產(chǎn)。

由于采用了TI的CMOS解決方案，其4D點云雷達(dá)可以做到名片大小。長距雷達(dá)測距范圍能達(dá)到250米，角度分辨率小于1度。未來，角分辨率可進(jìn)一步提升至0.1度。

目前最難的是毫米波雷達(dá)如何提升角分辨率。

理論上來說，增加角分辨率的直接做法就是增加天線數(shù)量，軍用雷達(dá)動輒上百個天線，使得其角分辨率很高。但車載雷達(dá)體積尺寸受限，不能簡單靠加天線去做這件事。

傲酷采用了虛擬MIMO的方式，在不增加物理天線數(shù)量的情況下，用幾根天線模擬出上百根天線的效果，克服了多年來傳統(tǒng)毫米波雷達(dá)存在的角分辨率不高不能成像的瓶頸，讓毫米波雷達(dá)替代低線束激光雷達(dá)成為可能。

同時，在與視覺融合方面，4D毫米波雷達(dá)具備天然優(yōu)勢。

點云毫米波雷達(dá)就可以把攝像頭的短板很好地補上，對周邊復(fù)雜環(huán)境可以3D實時建模，對行人車輛的精準(zhǔn)距離和速度監(jiān)測。

攝像頭在大雨、黑天、逆光下的性能下降，也可以被點云毫米波補上。這樣攝像頭+點云毫米波成為L3功能的最佳傳感器組合。

從表中可以推斷出，雷達(dá)和攝像頭是相輔相成的，并且這種組合能夠替代其他傳感器技術(shù)。