拆解特斯拉HW4.0的毫米波雷達主板

特斯拉 HW4.0 消息傳出后，有人爆料說在硬件層面發(fā)生了巨大變化，引發(fā)行業(yè)轟動。大家都在猜測HW4.0 具體做了哪些改動。

2月16日，Twitter用戶greentheonly爆出HW4.0的主板拆解照片。2月18日又爆出毫米波雷達的拆解照片。通過照片，我們得以見到HW4.0的廬山真面目。本文著重分析其Radio（無線電）部分，主要包含毫米波雷達、GNSS、LTE通信模塊、藍牙、Wi-Fi等。

由于LTE藍牙Wi-Fi集成在同一模組內，實際上只有三部分。分析下來，HW4.0的GNSS和毫米波雷達得到了升級，由于技術方案的變化，恐引起行業(yè)格局的巨變。不過，4G模塊依然為基于高通SA415打造的移遠AGR525R-GL。

詳情如下：

01GNSS小幅升級

HW4.0的天線接口和芯片位置保持大體不變，但是芯片封裝卻發(fā)生了變化，由近似正方形變成了1：2的長方形。結合此前的報道，HW4.0的GPS天線也發(fā)生了變化，因此推測特斯拉更換了GPS芯片供應商。

HW3.0

HW4.0

在HW3.0上，特斯拉使用了UBLOX公司生產的M8L，主要問題是僅僅支持單頻GNSS（GPSBEIDOU），因此很容易丟失GNSS衛(wèi)星信號，筆者實測，在靜止和低速情況下，M8L的定位精度在2m左右波動，屬于低端產品。

由于LTE模塊上已經集成了一個消費級的GPS，在FSD上再使用同為低端的M8L顯得有些落伍。從下圖可以看出，天線上面只有一個貼片，所以只能支持一個頻段。要增加頻段，天線就需要增加貼片。因此，筆者推測，替換GNSS天線就是為了增加支持頻段數(shù)量。

UBLOX M8和單頻天線

找了一圈，發(fā)現(xiàn)目前市面上符合車規(guī)的GNSS芯片并不多。目前國內新勢力采用的較多的是UBLOX F9P，其性能距離測繪級RTK接收機已經不遠，但是主要問題是價格過高（散片1，574.09元），馬斯克對成本這么敏感的人不知道會不會一下子升級到這么高端的方案。

也許使用價格較低的M9F9h更有可能，但是一個疑點是封裝上面沒有UBLOX的logo。

UBLOX F9P和多頻天線

另外一種在國內用的主流方案是ST的81009100，該芯片的性能表現(xiàn)未知，但是也通過了AECQ100車規(guī)認證，支持L1L5雙頻甚至是L2E6，其信號質量和衛(wèi)星捕獲能力遠遠強于M8L。相對而言ST的價格具備一些優(yōu)勢，而且Demo板上的封裝也是長方形的，特斯拉也有可能會跟風國內GNSS供應商（例如移遠、華測），采用ST的方案。

ST 8100

然而，單獨采用ST的方案，無法實現(xiàn)RTK，需要制作成模組并加入RTK算法。移遠就有基于ST 8100的RTK方案。目前來講，在定位方面，國內車廠是領先于國外的。有句話說的好，我可以不用，但你不能沒有。鑒于特斯拉之前沒有使用高精度定位和高精度地圖，單獨使用ST或者采購移遠模組的可能性也是存在的。

第三種可能性就是比較小眾的方案，例如SWIFT和華大北斗也有類似的高精度定位方案，這個可能性也是存在的。

值得說明的是，目前，智能駕駛卡車均采用了雙天線配置，但是乘用車均沒有采用。雙天線配置至少有兩個好處：

一是在低速狀態(tài)下可以獲得高精度航向信息，從而避免車載導航和IMU的初始化；

二是主從天線互為備份，大大的增加了系統(tǒng)魯棒性，更加容易滿足ASIL-B以上要求。

無論HW4.0具體采用哪種芯片，可以明確的是，特斯拉徹底拋棄了單頻單點定位的低端方案，轉而投身多系統(tǒng)多頻方案，但是否采用PPPRTK技術，從外觀分析希望不大。

對于高精度定位市場，目前UBLOX和ST在國內各占據(jù)半壁江山，但是UBLOX在海外市場占據(jù)絕對優(yōu)勢。特斯拉此次修改，恐引起高精度GNSS領域行業(yè)格局變化。

02毫米波雷達升級，后處理潛力大

特斯拉最早的毫米波雷達方案為博世提供。但是在2021年的AI DAY上，馬斯克宣布取消毫米波雷達。AK小哥抱怨說，毫米波雷達不但沒起作用還不停地干擾視覺，讓人不勝其煩。

此次，HW4.0重新裝回毫米波雷達，被行業(yè)大吹特吹是新一代4D毫米波。根據(jù)照片，其方案初步分析應該是一個6發(fā)8收的級聯(lián)方案，使用的是MIMO雷達體制。

筆者比較了TI的開發(fā)板2243，只能說是如有雷同，純屬巧合。不管現(xiàn)在業(yè)內如何亢奮，我們都是TI和NXP的搬運工而已。

唯一能調的也就是天線了。但是無論是特斯拉還是TI的Demo，都是簡單的級聯(lián)貼片天線而已。但是畢竟國內做3片級聯(lián)、4片級聯(lián)的毫米波雷達廠商也不少，雙級聯(lián)方案只能說是一般水準。

77GHz 毫米波雷達正面

TI 2243（左側級聯(lián)DEMO，右側3D探測DEMO）

從天線角度來看，兩者有采用了非對齊的串饋貼片單元，原理相同。貼片單元越多，方向圖越窄，分辨率越高。不對齊的原因同樣也是為了實現(xiàn)Z軸上的分辨率，所謂4D雷達來自于此。

基本天線單元

基于FMCW雷達的ACC系統(tǒng)的天線技術

從與傳統(tǒng)毫米波雷達的對比來看，增加收發(fā)通道數(shù)確實極大增加點云密度，并具備了z軸區(qū)分的能力，使得毫米波雷達具備類似于低線數(shù)激光雷達的效果。

但是MIMO雷達本質上是一個時間積累的過程，各個發(fā)射通道的發(fā)射時間需要錯開，通道數(shù)量越多，刷新率就越低。所謂虛擬孔徑不過是一個用時間換分辨率的數(shù)學處理，還是存在物理極限的約束。

傳統(tǒng)毫米波雷達和4D毫米波對比

值得注意是的是，該雷達的信號處理芯片為Xilinx的7020系列，貿澤的報價為1275元一片，這塊芯片極大地拉高了整個毫米波雷達的成本。筆者對此感到錯愕，畢竟TI的方案里面內嵌了DSP。按照賽靈斯的介紹，7020內嵌ARM和FPGA，可以作為感知融合芯片使用，而且FPGA的實時性是一大優(yōu)勢。

XA7Z020 系統(tǒng)架構

XA7Z020 價格

按照官網(wǎng)介紹，7020可以用于環(huán)境感知和融合

因此，此雷達的前端著實不咋地，但是后處理的潛力很高。但是，博世和大陸的低端毫米波總算是被行業(yè)徹底拋棄，靜止障礙物不識別這個老大難問題被徹底解決。目前來說，可以國內有非常多的初創(chuàng)企業(yè)可以設計生產制造4D毫米波雷達，其價格和服務也擁有ABCD所不具備的巨大優(yōu)勢。雷達市場的兩強爭霸格局將被徹底改寫。

采用4D雷達將徹底避免AEB失效導致的撞車

03依然采用4G通信

通信模塊依然是SA415，由于高通的SDX55價格居高不下，特斯拉還是沒舍得將通訊模塊升級為5G。網(wǎng)上有車主說將自己的蔚來升級到8155花了一萬多，成本著實不低啊。

SA415也自帶另外一套GNSS定位系統(tǒng)（VEPP）， 很遺憾，筆者還沒有聽說哪家主機廠將其應用與自動駕駛系統(tǒng)，連特斯拉都不用的定位系統(tǒng)，可能還是比較適合車載導航。因此，高通地位目前看似穩(wěn)固，但是只要華為和聯(lián)發(fā)科不放棄無線通信市場，反應緩慢的歐美企業(yè)也會遭到像GNSS和毫米波雷達般的血洗。

04小結

特斯拉的GNSS有小幅度升級，但是落后于國內新勢力；

毫米波雷達在后處理方面有很大的潛力，但是射頻部分只能算是行業(yè)普通水平，估計AEB功能將得到強化，可以幫其走出撞車陰影；

LTE通訊模塊沒有升級，已經遠遠落后于國內造車新勢力，將會大大影響用戶體驗；

從長遠看，毫米波雷達的市場格局將會有革命性的變化，但是上游芯片市場格局其實變化不大；

GNSS市場可能會由一家獨大轉向兩強爭霸，鹿死誰手，讓我們拭目以待。

編輯：黃飛