L4级自动驾驶的突破关键，4D成像雷达能否替代激光雷达？

随着汽车进入电气化时代,不仅推动了新能源汽车产品相关的动力电池产业革新,同时也让自动驾驶的感知设备迎来了高速发展的新阶段。

所谓自动驾驶,其实简单来说就是为了让驾驶更智能,在车辆上加装毫米波雷达、激光雷达及车载摄像头等硬件设备,依靠雷达感知,到摄像头+雷达的融合感知采集车辆周边交通环境的数据,让车辆拥有更加高阶的自动驾驶能力。

如今自动驾驶的感知设备主要有三种,其中毫米波雷达传感器是目前汽车领域最成熟的技术之一,也是使用频率较高的一种传感器;另外还有以谷歌为主的通过加装激光雷达等全硬件设备以及以特斯拉为主的以视觉算法来驱动的自动驾驶汽车。

而目前市面上普遍的汽车产品自动驾驶水平基本都处于L2或L3级别,若想要继续提升自动驾驶的等级,那么对自动驾驶所需的传感设备的探测精度有更高的要求和精度,能达到这样要求的感知设备则是新一代技术——4D成像毫米波雷达。

什么是4D成像雷达?

简单来说,4D成像毫米波雷达就是在普通毫米波雷达的基础上,增加了对目标高度维度数据的探测和解析,也就是在传统毫米波雷达X轴、Y轴数据的基础上,增加了Z轴的数据,从而能够实现距离、方位、高度以及速度四个维度的信息感知,而传统的毫米波雷达仅限于距离、速度、角度三大性能维度。

也正是因为如此,传统的毫米波雷达缺乏测高能力、角度分辨率低、且容易忽略静态物体,所以在自动驾驶系统中仅仅只能起到支持性的安全冗余之用;如果车辆想达到L4/L5级别的自动驾驶,显然传统毫米波雷达是无法胜任的。

相比之下, 4D毫米波雷达在工作时,除了能够解算出目标的距离、速度、水平角信息,还能解算出目标的俯仰角信息。包括之所以在4D毫米波雷达中加入“成像”二字,是因为高度感知能力能够更好地解析所探测到障碍物的轮廓、提供汽车周围的环境信息、更真实的路径规划以及可通行空间检测功能。而传统的毫米波雷达并不具备纵向空间的感知能力,仅仅只能探测到地面的障碍物。

这时候估计有人会问了,激光雷达的探测精度比4D成像毫米波雷达更高,难道不是更好的选择?的确,激光雷达从性能上确实更优于4D成像毫米波雷达,但激光雷达成本过高,这也是为什么大多数车企无法大规模运用的主要原因,毫不夸张的说,一套成熟的无人驾驶技术方案需要应用到64位激光雷达,总成本高达70万元,即便是如今激光雷达的价格有所下降,但是一颗1000美元的单价依然比其它传感器贵太多。相比之下,4D成像毫米波雷达成本仅是激光雷达的1/10,比激光雷达更容易实现大规模量产。

4D成像雷达,是过渡方案还是主流技术?

事实上,4D成像毫米波雷达并不是一个新的技术产品,也并非一个新鲜玩意。早在两年前就已经有多家车企并开始着手研究该技术,前有Alphabe旗下的自动驾驶汽车公司Waymo将毫米波雷达升级为4D成像雷达,后来包括采埃孚、华为等科技公司也同样推出了4D成像雷达。

可以说在这两年期间,4D成像雷达在业界的热度并不亚于激光雷达,但由于研发时间短,技术还不够完善,所以4D成像雷达想要商业化还需要一段时间,而且具体应用到车上会达到什么效果也还很难判断。不过,介于市场需求在推动感知硬件的进步,4D成像雷达确实会成为未来的自动驾驶硬件的一种选择,或许是比激光雷达更好的选择。

但话说回来,随着越来越多的厂商入局,激光雷达如今的价格在不断下降,若当测距精度更高,性能更突出的激光雷达的成本下探可接受范围后,那么4D成像毫米波雷的优势就不再明显了,换言之,4D成像毫米波雷达很大可能将成为一种暂时的“过渡性方案”。

4D成像雷达会替代激光雷达吗?

从性能效果来说,4D成像毫米波雷达算是3D毫米波雷达的升级版;从成本上来看,4D成像毫米波雷达确实比激光雷达更有优势;但这只是理想状态,再加上如今市面上还未真正的推出一款能够真正规模落地的4D成像毫米波雷达产品,包括业内也并没有专门针对4D成像毫米波雷达的测试设备,有关4D成像的生态链并不成熟。

如果4D成像毫米波雷达要想形成像激光雷达一般标准化、可规模量产的产品,还需要大量的时间经验以及技术积累。所以,即便4D成像雷达是一个对现有传统毫米波雷达感知设备的升级硬件,它的性能表现也最接近激光雷达的高度,但依然无法替代激光雷达,至少短时间内无法做到。

总结

不难看出,未来的几年里多传感融合的自动驾驶解决方案仍然会是行业的主流,即便是像4D成像毫米波雷达这种在性能、成本等各方面表现均衡的硬件依然无法做到“独当一面”。由于不同传感器的原理和功能各不相同,在不同的场景里有各自的优势长处,所以并不存在谁替代谁,更多的是形成互补的关系。

       原文标题 : L4级自动驾驶的突破关键，4D成像雷达能否替代激光雷达？