Arbe:讓 4D 成像雷達成為自動駕駛核心部件

2021-01-12 第一電動網

我們都知道，實現自動駕駛的第一步是感知，即需要豐富的數據輸入，我們目前 L2、L3 的主要通過三種傳感器來實現：攝像頭、雷達、雷射雷達，然後通過傳感器融合的方式提供感知信息。

攝像頭可以獲取豐富的信息，但是測距能力不足且性能易受極端天氣、光線等因素影響，會出現視力「不足」的情況，這就需要用到雷達 or 雷射雷達提供的感知能力，但是現有毫米波雷達解析度較低且獲取的數據豐富度不夠，雷射雷達雖然數據信息量夠大但是成本是限制其大規模應用的主要因素。在這種情況下，很多公司都在思考如何為自動駕駛提供更強的感知能力。以色列的 Arbe 就是其中之一。

Arbe 是誰？

「在 Arbe，我們為 L4 全自動駕駛開發和提供全方位解決方案。基於專利成像雷達，我們擁有首個能構建高解析度實時 4D 地圖的系統，從而能使任何汽車實現全自動駕駛」。這是 Arbe 官網的業務簡介。透過這些不難發現，Arbe 扮演的是一個自動駕駛供應商的角色。

Arbe 成立於 2015 年，總部位於以色列特拉維夫，並在中國和美國設立了發展和顧客服務辦事處。截止目前融到的資金超過 2300 萬美元。

Arbe CEO Kobi Mrenko 告訴 GeekCr，最開始 Arbe 並沒有直接切入到汽車市場，而是為機器人和無人機行業製造雷達傳感器。正是看到汽車行業擁有更大、更具吸引力的發展機會，Arbe 決定進入其中。

2019 年 1 月，Arbe 推出了 4D 成像雷達 bet版產品——Phoenix 前端系統，這是他們交出來的成果。

4D 成像雷達 bet版產品——Phoenix

所謂 4D 成像雷達的其中三個維度就是距離（Rnge）、方位角（Azimuth）和仰角（Elevtion），第四維則是利用都卜勒效應來檢測目標的方向和速度，通過 4D 成像雷達可以在一幀的時間內理解整個環境的變化，而不需要像其他傳感器那樣進行多幀計算。

按照官方說法，基於其專利硬體、信號處理和 4D 建模算法，無論方位角和仰角是遠程、中程或近程，Arbe 雷達系統都能實現極高解析度，以最高 50 次/秒的頻率生成點雲格式的環境圖片。專利 SLAM 平臺會構建障礙物的 3D 形狀和速度，然後在地圖上進行追蹤、定位和分類。

市面上的雷達一般擁有 12 個信道（3 發 4 收），Arbe 的雷達採用 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。

按照官方說法，Phoenix 的成像精細度可以達到其他頂尖雷達產品的 100 倍，系統擁有高級算法以及獨特的信道分離技術，能夠有效減少錯誤情報；同時可以實現在高動態範圍捕捉區分不同大小的目標，還具有實時分離靜態和動態目標的能力。

Kobi 告訴 GeekCr，Arbe 專利的基於人工智慧的後處理軟體系統還有一個基於雷達的 SLAM 解決方案，其 SLAM 算法可以實現實時聚類、跟蹤和自定、虛假目標過濾以及基於雷達和攝像頭分類識別。需要注意的是，該解決方案 還在專利申請中。

透過上面所描述的內容，其實不難發現，相比於傳統毫米波雷達，4D 成像雷達可以獲取到的數據量更為豐富。那麼問題來了，如何實現分析這些數據信息所需的處理能力？

和其他企業一樣，最開始 Arbe 也是計劃購買雷達晶片，但是很快意識到市面上的晶片能力不夠強大無法符合其要求，於是 Arbe 開發了自己的毫米波雷達 RFIC 晶片。該晶片是行業內首個利用 22nm 射頻 CMOS 工藝的車載晶片，利用該工藝，Phoenix 可以優化每個信道所需的功率，同時大幅度地降低製造成本。

同時 Arbe 也在基於人工智慧開發相應的算法用於雷達目標的識別跟蹤、動態目標和周圍環境的區分、多目標軌跡的預測等。Kobi 認為， 人工智慧將會在自動駕駛傳感器數據融合中發揮重要作用 。「在未來，我希望看到技術朝著通用人工智慧 (Generl AI) 的方向進化，在通用人工智慧中，代碼可以自行編寫，機器能夠自學如何解決問題。」Kobi 如是說道。

扶汽車雷達上位

在 Kobi 看來，以無線電波為基礎的雷達具有全天候全天時的特點，但是雷達技術一直受到低解析度的限制，這一缺點使得傳統雷達非常容易受到虛假警報的影響，並且無法識別靜止目標；雷射雷達雖然能夠提供更為豐富的三維信息，但是受外界影響因素大，在極端天氣如暴雨暴雪等情況下這些傳感器無法正常工作。Kobi 還給出了一個有意思的觀點：（雷射雷達）過高的傳感水平會對最終目標的識別產生反作用，因為它提供了太多的變量，實際上會影響決策。

相比於上述傳統的毫米波雷達以及雷射雷達，Arbe 的 4D 成像雷達可以提供更高解析度，從四個維度感知環境提供更為豐富的數據，兼備了現有雷達的優點以及類雷射雷達的能力。換句話說， Arbe「吃」的就是毫米波雷達和雷射雷達的市場。 而且在專訪中，Arbe 不止一次提到「扭轉汽車雷達的行業地位，讓汽車雷達從輔助性傳感器轉變成為自動駕駛傳感器套件的核心部分 」，野心可見一斑。

至於車規和量產，Kobi 告訴 GeekCr：「Arbe 正在與國內和國際上的 Tier 1 們合作，符合車規級認證是合作項目的一部分，產品將會在今年年底進入最後的生產階段，屆時將會通過認證，只有這樣，Arbe 的雷達才能大規模投入應用。」

總之，從官方給出的數據來看，Arbe 提供的技術確實很有競爭力。接下來 Arbe 要做的就是獲得充裕的資金，儘快通過車規認證進入前裝量產，實現自造血能力。

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