自動駕駛的實現需要感知層、決策層以及執行層的各系統相互配合，通過感知層的環境信息和車內信息的採集處理，傳遞給決策層，決策層依據獲取的信息進行判斷決策，再反饋到執行層來執行任務。
因而自動駕駛實現的第一步就是感知。目前L2、L3級別自動駕駛主要使用雷射雷達、毫米波雷達以及攝像頭作為傳感器來接收信息。
攝像頭測距能力不足且易受極端天氣、光線等因素的影響，因而通常會搭配毫米波雷達使用。但是這種方案解析度較低，且獲取數據不夠豐富。雷射雷達雖然可以彌補上述問題但是成本高昂限制了大規模應用。在這種情況下，很多公司在思考如何為自動駕駛提供更強的感知能力。其中Waymo、Arbe、Echodyne是這一領域的先行者，他們最新研製了4D成像雷達，以彌補毫米波雷達和雷射雷達的不足。
圖片來源：Arbe
4D成像雷達優勢凸顯
通常情況下，雷達是對能散發電磁波的物體進行探測。這種物體叫做散射體，分為點散熱體和分布散熱體。雷達通過接收散熱體發出的信息來收集數據，並將數據傳遞給決策層。
但是，在觀測目標周圍往往不止有一個散熱體，比如雜波就是分布在目標周圍的分布散熱體。雷達需要在雜波等信息中提取到有用信息。
在目前已有的方案中，毫米波雷達比攝像頭和雷射雷達優越的條件在於，可以適應各種極端天氣。但是缺點也是顯而易見的，那就是對雜波的處理能力較弱，同時無法遠距離定位目標信息，解析度較低。
毫米波雷達的低解析度以及識別能力的缺陷，導致其會對過多信息產生誤報。也就是說，如果雷達無法提升對雜波的處理能力，就會造成重大漏報隱患，從而帶來安全問題。
事實上，雜波所提供的信息越多，對於做出正確的決策越有利。但前提是，感知器需要有探知到一定區域內所有目標的能力。因此超高水平的垂直和水平解析度是很重要的。
為了提高解析度以及更準確的接收信息，一些自動駕駛公司研發了4D成像雷達。
與攝像頭和雷射雷達相比，4D成像雷達能在任何條件下工作，甚至是霧、暴雨、漆黑及空氣汙染等各種惡劣天氣和環境條件下也能提供最高可靠性的探測。
市面上的雷達一般擁有12個信道（3發4收），而4D成像雷達採用 2300 個通道 (48 發射* 48 接收)。信道陣列可以提供1°方位角解析度和2°仰角解析度，探測最遠距離為300 米，測距精度在10-30釐米，在寬闊的視野下和遠程範圍內能夠同時追蹤數百個目標。並能捕捉可顯示物體相對汽車是靠近還是遠離的都卜勒頻移，這能夠滿足更高汽車自動化級別的要求。
此外，4D成像雷達在成本上比雷射雷達有優勢。目前，要實現傳感器套件的批量生產，成本應該低於1000美元以下，但是當前一些處於測試階段的車輛所使用的元件和系統成本甚至是這個價格的100倍。而據了解，使用4D成像雷達所用的成本，只相當於使用雷射雷達上的一個單元件的成本，因此其可以幫助製造商實現降低成本的目標。
海拉、英凌飛等相繼入局
2020年的CES上，全球毫米波雷達巨頭海拉宣布戰略投資傲酷，並建立戰略合作夥伴關係。而在此之前的一個月，全球雷達晶片巨頭英飛凌也宣布和傲酷進行戰略合作，利用傲酷的4D成像雷達技術大幅提升其針對L2/3 ADAS量身定製的77G單晶片解決方案的角解析度性能。
據悉，在普通硬體水平的基礎上，傲酷可以依靠軟體算法來實現虛擬雷達孔徑，模擬出許多倍天線，實現點雲成像並極大提高角解析度。
圖片來源：傲酷雷達
傲酷的4D成像技術可以實現在靜止對靜止檢測、低速移動、高速移動的情況下，對周邊的車輛、行人（含橫穿車輛、行人）等高清全息探測。同時，四個FOV120角度雷達，可以形成360度環視點雲，探測半徑可達200米。
4D成像點雲技術可以極大地提升雷達性能。常用的角雷達、前向雷達和車路協同感知雷達，在此技術的加持下，都能以全新的面貌出現。
2019年12月，以色列公司Vayyar完成D輪1.09億美元融資。Vayyar專注於雷達技術的研發，此輪融資目的是開拓其4D成像雷達技術。
Vayyar的4D成像雷達技術主要通過成像系統級晶片（SOC），在單顆晶片上集成了72個發射器和72個接收器，覆蓋了3 GHz~81 GHz雷達和成像頻段。憑藉集成的大內存高性能DSP，Vayyar的傳感器無需任何外部CPU執行複雜的成像算法。
通過使用寬帶無線電波，Vayyar的傳感器可以穿透不同類型的材料，並能在任何天氣或光照條件下運行，使其理想地適用於汽車和工業市場。
以色列另一家研發4D成像雷達技術的公司是Arbe。同年12月，Arbe獲得了來自北京汽車集團產業投資有限公司、源清資本等機構的投資。
Arbe 開發了自己的4D成像雷達 RFIC 晶片。該晶片是業界首創的基於22nm射頻CMOS工藝的產品。RFIC晶片搭配了自研算法和原創天線設計，可以提供比原來的圖像精細100倍的圖像精度，因而能夠區分大小不同的目標。其解析度達到了1°方位角和2°仰角，視野寬度達到100°方位角和30°仰角，可在長達300米的範圍內以每秒30幀(接近實時)同時追蹤數百個目標。
Arbe CEO Kobi Marenko 認為，未來4D成像雷達可讓自動駕駛汽車完全擺脫對雷射雷達的需要，其也將從冗餘升級為自動駕駛的核心部件。Waymo、蓋茨基金會也相繼投入這一賽道，加速自動駕駛的落地。
總結
4D成像雷達具有高解析度，可以在任何極端環境下獲取到有效信息，彌補毫米波雷達的缺陷。同時，在成本上比雷射雷達要低，更具有量產的可能性。目前不論是巨頭公司，還是初創企業，都紛紛入局4D成像雷達這一領域，並且獲得了資本的支持。也有主機廠開始與他們合作，推進4D成像雷達的落地。隨著技術的技術以及合作的推進，4D成像雷達可能會逐漸替代掉雷射雷達，成為自動駕駛的核心部件。
（文章來源：蓋世汽車）雷射天地轉載