汽車智能化進程正加速向高階自動駕駛(L3+)邁進,2024年國內(nèi)新車L2及以上輔助駕駛裝配量達1098.2萬輛,滲透率為47.9%。與此同時,環(huán)境感知作為核心支柱,催生了多傳感器融合的技術(shù)路線。毫米波雷達憑借其獨特的物理特性,在攝像頭和激光雷達主導(dǎo)的感知體系中扮演著不可替代的角色,三者形成了互補性極強的"鐵三角"關(guān)系。
4D雷達熱度一路飆升?
根據(jù)Yole?Development的預(yù)測數(shù)據(jù),到2027年,全球毫米波雷達的市場規(guī)模將達到128億美元,其中4D毫米波雷達(以下簡稱4D雷達)和4D成像毫米波雷達(以下簡稱“4D成像雷達”)的市場規(guī)模為78億美元,占據(jù)毫米波雷達市場的61%。
聚焦4D雷達和4D成像雷達的市場規(guī)模比例和成長性,Yole?Development預(yù)測,到2028年,兩者加總后規(guī)模將達到83億美元,較2022年增長36%。其中,4D成像雷達市場規(guī)模為22億美元,較2022年增長49%;2028年芯片市場規(guī)模約占雷達市場總規(guī)模的30-35%。
4D成像雷達有何優(yōu)勢?
要談4D成像雷達的優(yōu)勢,可以分三部分來解析:1、和攝像頭、激光雷達比;2、和傳統(tǒng)毫米波雷達比;3、和4D雷達比,下面我們一一來看一下。
來源:Arbe官網(wǎng)
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和攝像頭、激光雷達比
在暴雨、霧霾、強光等極端天氣下,毫米波(77GHz/79GHz)的穿透能力顯著優(yōu)于激光雷達和攝像頭。此外,毫米波雷達具有遠距離探測能力,而激光雷達的探測距離有限,無法滿足高速公路場景需要至少300米以上的探測范圍。這也是為什么特斯拉在2021年重新啟用了毫米波雷達技術(shù),并在后續(xù)的硬件升級中不斷優(yōu)化其性能的原因。
此外,多普勒效應(yīng)使毫米波能直接測量目標徑向速度,這是攝像頭(需多幀推算)和激光雷達(依賴點云處理)難以企及的。
不過,Yole Group汽車半導(dǎo)體技術(shù)和市場資深分析師Pierrick Boulay在接受與非網(wǎng)采訪時曾表示,4D成像毫米波雷達不會對激光雷達市場產(chǎn)生真正的影響,4D成像毫米波雷達也不會取代激光雷達。因為它們的性能仍然低于激光雷達,角度分辨率就是一個很好的例子,最好的4D成像毫米波雷達的角度分辨率約為 0.5°-1°,而激光雷達的角度分辨率可以輕松達到 0.05°。
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和傳統(tǒng)毫米波雷達比
3D毫米波雷達利用1-10mm波長的電磁波,基于多普勒效應(yīng)可獲取目標的距離、速度和水平角度信息,但存在分辨率低、行人反射率不足、易受噪聲和多徑效應(yīng)干擾等問題,難以精準識別靜止物體、物體高度及區(qū)分相鄰障礙物,易引發(fā)駕駛系統(tǒng)誤判。
相比之下,4D毫米波成像雷達在3D基礎(chǔ)上新增高度(俯仰角)感知維度,具備縱向空間感知能力,其低角度分辨率可提升至0.5°-1°,能夠識別障礙物的輪廓、類別及行為,顯著提升感知精度。
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和4D雷達比
和基礎(chǔ)型4D感知不同,4D成像雷達除了增加高度感知(俯仰角)、低速目標檢測功能和消除誤報之外,具備類激光雷達的點云成像能力,支持目標輪廓重建。
4D成像雷達玩家有哪些?
當前,全球4D成像雷達市場呈現(xiàn)出多強爭霸的競爭態(tài)勢,主要玩家可分為三類陣營:傳統(tǒng)Tier1、國產(chǎn)陣營和新勢力。
在傳統(tǒng)Tier1領(lǐng)域,大陸集團的ARS540、博世的第五代成像雷達以及采埃孚的Premium雷達憑借其卓越的性能指標(如采埃孚產(chǎn)品仰角分辨率達1.8°)已率先實現(xiàn)規(guī)?;b車。
中國廠商則以華為、森思泰克等為代表快速崛起,其中華為4D成像雷達憑借單幀1536點的超高密度點云在問界M9等車型上展現(xiàn)了強大競爭力。
而Arbe、Uhnder、Vayyar、Mobileye等創(chuàng)新企業(yè)則通過專用芯片方案開辟了差異化發(fā)展路徑。
值得注意的是,從點云密度上來看,當前市場上自稱是4D成像雷達的廠商不少,天線陣列有3*4、12*16、48*48等,但真正能夠?qū)崿F(xiàn)“成像”級別的還不多,那些“點云稀疏”的產(chǎn)品,充其量是4D雷達,而非4D成像雷達。
根據(jù)與非研究院的統(tǒng)計,在全球4D成像雷達競爭生態(tài)中,Arbe的Phoenix感知雷達在分辨率和場景適應(yīng)性方面是遙遙領(lǐng)先的。
Arbe是一家專注于雷達技術(shù)的以色列公司,定位為二級供應(yīng)商,2015年成立,總部位于以色列特拉維夫,在美國、德國和中國都設(shè)立了辦事處。當前公司人員規(guī)模150人左右,其中研發(fā)人員比例達到75%。
Phoenix感知雷達,詮釋什么叫真正的“點云成像”
Phoenix感知雷達是Arbe的明星產(chǎn)品,它憑借2304個虛擬通道,在距離、仰角、方位角和多普勒維度上都具備高分辨率,提供了業(yè)界領(lǐng)先的成像質(zhì)量和探測能力。該雷達可輕松安裝在汽車保險杠或格柵后面,不會影響汽車的整體設(shè)計。
對此,Arbe全球銷售高級副總裁Roman Levi解釋道:“Phoenix感知雷達采用了76-81GHz頻段,通過2304個虛擬通道實現(xiàn)了0.7°方位角和0.8°仰角的高分辨率,其點云密度達到市場普通雷達的100倍。處理器芯?搭載嵌入式雷達信號處理算法,能夠處理來自2304個虛擬通道的實時數(shù)據(jù),以每秒20幀的速度提供超萬個檢測結(jié)果,預(yù)處理速度達3Tbps。”
值得一提的是,這48*48(48個接收信道和48個發(fā)射信道)個虛擬通道在天線設(shè)計方面采用了48*48的排列模式,這樣的設(shè)計可以增加方位角檢測,適當降低俯仰角的寬度。但相比市場上12*16的設(shè)計,俯仰天線數(shù)還是會多不少,這意味著測高能力會更強一些。
Phoenix感知雷達這樣的性能會帶來怎樣的好處?
來源:Arbe,經(jīng)緯恒潤
Roman Levi將其總結(jié)為三點價值主張:1、高性能的成像雷達,能在300m距離上準確識別行人輪廓,可以檢測出微小目標和弱目標;2、檢測目標廣泛,可形成獨立的自由空間映射,在惡劣天氣環(huán)境下,當攝像頭和激光雷達這兩種偏光學(xué)的檢測設(shè)備失效時,依舊可以繼續(xù)L3級別的智能輔助駕駛;3、降低傳感器融合的門檻,傳統(tǒng)雷達點很少,通常只有幾十個,很難和點云信息輸出的攝像頭和激光雷達進行融合,而高密度點云的Phoenix感知雷達可以做到。
針對第一點微小目標和弱目標的檢測,Roman Levi舉了兩個例子,一個是針對馬路上290m遠處11.5cm*11.5cm大小的小木塊的精準檢測,一個是遠處鐵柵欄旁站著的人員檢測。從演示視頻材料來看,Phoenix感知雷達的檢測效果非常精準且快速。
在抗干擾性方面,Phoenix感知雷達采用了跳頻技術(shù),這是Arbe的自有專利技術(shù)。TD-MIMO(時分多輸入多輸出)技術(shù)加上窄帶的收發(fā)信號有利于減少環(huán)境中噪聲波的重合度,進而降低誤碼率,提高了檢測的穩(wěn)定性和可靠性。
此外,我們看到,Arbe的雷達技術(shù)不僅提升了檢測的精度和范圍,還在功耗、尺寸等方面實現(xiàn)了優(yōu)化,滿足了車載雷達的嚴苛要求。
據(jù)悉,大眾、奔馳已宣布將在其L3級以上的車型中搭載4D成像雷達,前者的要求是收發(fā)矩陣在24*24以上,后者要求收發(fā)矩陣在32*32以上。
高速NOA ,將成為4D成像雷達第一個引爆點?
“高速NOA正成為4D成像雷達商業(yè)化落地的首個爆發(fā)性增長點,尤其是在遠距離弱目標檢測方面,性能會非常突出?!?經(jīng)緯恒潤雷達總監(jiān)楊青山如是說。
經(jīng)緯恒潤和Arbe的合作可以追溯到2019年的中以政府合作項目。而就在2025上海車展期間,與非網(wǎng)記者參觀了經(jīng)緯恒潤基于Arbe Phoenix感知雷達芯片組的量產(chǎn)級成像雷達系統(tǒng)LRR615,這也是雙方合作的最新成果。
圖 | 經(jīng)緯恒潤推出基于Arbe芯片組的量產(chǎn)級成像雷達系統(tǒng)LRR615;來源:與非網(wǎng)攝制
據(jù)悉,LRR615是首款搭載高密度波導(dǎo)天線的雷達系統(tǒng),具備遠距離探測能力,即使在復(fù)雜環(huán)境中仍可保持高分辨率,明顯降低誤報,其性能可達市場上現(xiàn)有雷達的10倍。
在推出LRR615之前,經(jīng)緯恒潤雷達團隊對其進行了充分的測試,測試結(jié)果顯示,該雷達對道路弱目標的檢測性能優(yōu)異,對于道路施工的場景,可以發(fā)現(xiàn)前方250m以上的施工水馬和前方207m處擺放的錐桶;對于道路遺撒物的檢測,可以穩(wěn)定發(fā)現(xiàn)前方117m處平放地面的輪胎。
楊青山先生提到,針對LRR615檢測的數(shù)據(jù),如果OEM廠商需要原始數(shù)據(jù),也可根據(jù)客戶需求,通過預(yù)留的以太網(wǎng)進行上傳,尤其是在做多傳感器融合方面,會有更多優(yōu)勢。
在成本側(cè),就如經(jīng)緯恒潤首席技術(shù)官范成建所透露的:“LRR615在性能與成本效益方面均實現(xiàn)重大突破,為即將邁入L2+至L3級智能輔助駕駛時代的整車廠商提供了新一代解決方案”。
Arbe的下一步?
4D成像雷達與激光雷達的互補關(guān)系已從"替代競爭"轉(zhuǎn)向"能力協(xié)同",或在L3級方案中成為標配傳感器。
而Phoenix感知雷達從參數(shù)層面已經(jīng)在4D成像雷達行業(yè)中首屈一指,下一步Arbe將作出怎樣的戰(zhàn)略部署呢?
對此,Roman Levi表示:“當前,我們的雷達虛擬通道數(shù)已經(jīng)遙遙領(lǐng)先,競爭對手很難在短時間內(nèi)趕上,所以下一步我們并不準備增加天線數(shù)量,因為天線數(shù)量的增加一定會帶來尺寸和功耗方面的更多挑戰(zhàn)。所以,我們的下一步計劃是進一步優(yōu)化調(diào)制技術(shù),加強AI處理能力,此外還會在降本方面下大力氣。”