4D毫米波雷達（也被稱為4D成像雷達）可以實現類似于激光雷達的成像功能，而在成本方面只有激光雷達的10%-20%。那么，4D毫米波雷達在汽車自動駕駛領域是最理想的傳感器嗎？

傳統毫米波雷達可以檢測物體的水平方位角（Azimuth）、距離（Range）和速度（Velocity），在此基礎上，4D毫米波雷達還能夠處理俯仰方位角（Elevation）信息，即四維數據，可以說4D毫米波雷達是強化的毫米波雷達。

圖注：4D毫米波雷達與傳統雷達的區別（圖片來源：NXP）

在汽車應用場景中，由于缺乏高度信息，傳統雷達在視角上只有一個平面，無法區分目標物體是在“路上”還是在“空中”，這使得毫米波雷達無法有效發揮作用，尤其是在靜態物體識別方面。4D毫米波雷達可以捕捉汽車周圍目標的空間坐標和速度信息，還能計算目標的俯仰角信息，進而提供汽車周圍的環境信息，規劃出逼真的行駛路徑。為了實現這一技術，通過增加實際或虛擬天線的數量，有效提高角分辨率，生成更多的點云（點云指的是某個坐標系下所有點的數據集），并進一步對目標物體的基本輪廓和形狀進行成像。此外，經過深度學習，4D毫米波雷達可以區分不同的目標，例如行人、自行車、汽車、卡車等。既然4D毫米波雷達具備上述優勢，那么它是否可以取代激光雷達呢？取代激光雷達？激光雷達（LiDAR）或4D毫米波雷達能否成為智能駕駛汽車的主要傳感器，取決于具體場景，根據不同功能和需求開發不同的解決方案。

（1）從技術角度來看，4D毫米波雷達與激光雷達相比，不是一個數量級，前者無法取代遠距離高性能激光雷達。

從點云應用來看，4D毫米波雷達雖然也具備成像功能，但在點云密度和質量方面仍無法與激光雷達的性能相提并論，難以滿足高水平自動駕駛的感知需求。

在自動駕駛場景中，對前向檢測精度的要求極高。當汽車向前行駛時，必須能夠準確檢測和識別前方物體信息，包括大小、距離、方向和速度等，任何誤報或漏報都可能導致事故。LiDAR可以通過掃描周圍環境，形成3D圖像模型，并且可以在水平視場中每秒產生數百萬個點云，其點云密度足以滿足不同級別自動駕駛的感知需求。

圖注：點云數據被用于成像，反映汽車周圍的環境（圖片來源：thinkautonomous.ai）

（2）從成本角度來看，此前有一種觀點認為，4D毫米波雷達未來可能會取代low-beam激光雷達，主要是成本驅動，但是在價格方面，一些4D毫米波雷達的價格并不比Flash LiDAR便宜，而且，單片4D毫米波雷達仍處于早期市場拓展階段。

（3）而且，建立一個標準化、量產化的產品可能需要3年甚至更長時間。4D毫米波雷達比較有可能取代的應該是傳統毫米波雷達，而不是激光雷達。預計4D毫米波雷達將首先以側雷達的形式搭載到汽車上。

無論怎樣，4D毫米波雷達具有潛力，根據IEEE資料，4D毫米波雷達在自動駕駛（AD）系統中顯示出作為獨立或輔助傳感器的巨大潛力，提高動態交通環境下的感知準確性，因為它具備“在極端環境中的魯棒性以及出色的速度和遠程測量能力”。該項研究同時表明，4D毫米波雷達除了需要在點云方面增強，還需要在算法、實時性能、數據集等方面進行提升。

圖注：研究表明，4D毫米波雷達在自動駕駛（AD）系統中可提高動態交通環境下的感知準確性（來源：IEEE）

對于自動駕駛來說，沒有任何一種傳感器是完美的，只有同時使用多種傳感器，才能獲得自動駕駛所需的精度和準確度，因此，傳感器融合（fusion）或者傳感器套件（suit）更為常見。那么，什么樣的傳感器配置符合當前L2或者L2+級別自動駕駛的需求？

“圖像傳感器+4D毫米波雷達”組合或將更加普遍多數汽車OEM廠商在其ADAS/AD傳感器套件中，將4D毫米波雷達與圖像傳感器、LiDAR和其他雷達一起使用。機構Frost & Sullivan預計，“圖像傳感器+4D毫米波雷達”的組合可能會在大眾市場的汽車中變得普遍；昂貴的LiDAR傳感器被用于高檔汽車以及具有L3和更高自動駕駛能力的汽車。在2025年之后，當LiDAR成本降低，才有可能與4D毫米波雷達在大眾市場形成競爭。

配備L2/L2+自動駕駛功能的汽車越來越受歡迎，并需要具有成本效益的傳感器提供足夠準確的點云數據，將誤報率降至最低，4D毫米波雷達將在這一領域表現出色。體現在性價比、可擴展性，及其技術進步的提高。目前4D毫米波雷達擁有從多個芯片組和傳感器，到兼具短程、中程和長距離檢測能力的單芯片解決方案，這將提高其采用率，并有可能降低ADAS傳感器套件成本。

Frost&Sullivan預測，到2030年，北美和歐洲的乘用車成像雷達市場將達到約370萬臺。從用于L3的1到2個遠程和短程成像雷達，發展到L4和L5汽車的多達5個，成像雷達可以取代傳統的短程雷達（SRR）和遠程雷達（LRR）。

圖注：2023-2030年不同級別自動駕駛使用的毫米波雷達數量（圖片來源：Frost & Sullivan）

雷達傳感器的主要廠商和產品1、NXP：提供完整的雷達傳感器解決方案今年5月，NXP宣布蔚來汽車將部署其雷達技術，包括其4D毫米波雷達解決方案。NXP提供完整的雷達傳感器解決方案，可實現汽車周邊360度感知?？蓴U展的傳感解決方案套件涵蓋汽車制造商日益多樣化的用例和架構，從角雷達到高分辨率4D毫米波雷達。

NXP S32R系列提供安全可靠的雷達處理能力，產品組合適用于角雷達、前雷達和4D成像雷達等用例。NXP提供4D成像雷達開發板包括4個TEF8232雷達MMIC芯片，分別可以接出12根發射天線和16根接收天線，信號在完成發射、接收、混頻和采樣后，通過MIPI CSI接口傳輸到S32R45雷達MCU上進行處理，實現一個完整的4D成像雷達檢測解決方案。

圖注：NXP雷達收發器（圖片來源：芯查查SaaS）

2、瑞薩電子：兼具4D毫米波雷達、ADAS SoC等簡化雷達系統設計

瑞薩電子去年10月收購的Steradian是一家提供4D毫米波成像雷達解決方案的fabless公司。瑞薩電子計劃依托汽車雷達市場提供的高增長機遇，借助Steradian的雷達技術擴展其汽車產品組合，并擴大其在雷達市場的影響力。由此產生的汽車雷達解決方案將結合新的汽車雷達產品、瑞薩電子用于處理雷達信號的ADAS SoC（片上系統）、電源管理IC（PMIC）和計時產品以及用于物體識別的軟件，這些解決方案將簡化汽車雷達系統設計，并有助于加快產品開發。產品方面，瑞薩電子SRIR256-V2是一種實時4D成像雷達系統，基于SVR4414高性能CMOS雷達收發器IC。SRIR256-V2通過級聯4個SVR4414收發器，每個收發器具有4個獨立的發送通道和4個獨立的接收通道，采用多輸入多輸出配置（MIMO），實現了一流的空間分辨率。這種16個發射和16個接收器組合的布置產生了256個虛擬通道，用于對前方的水平和垂直空間進行采樣。LRR模式的SRIR256-V2可以將多個獨立的發射通道同相組合，最大限度地擴大范圍，這有助于在遠距離應用中檢測250米以外的目標。

3、經緯恒潤：4D毫米波雷達2024年量產

經緯恒潤在研項目包含4D毫米波雷達，圍繞下一代多片級聯高性能毫米波雷達架構，融合MIMO陣列信號處理、雷達鏈路自校準、基于深度學習的目標識別等新技術，開發4D毫米波雷達，為實現L3平臺毫米波雷達傳感器奠定基礎。預計經緯恒潤的4D毫米波雷達將在2024年達到量產狀態。其研發的高性能4D毫米波雷達產品采用Arbe的方案，適合于使用4D毫米波雷達替代16線激光雷達，或降低對激光雷達數量要求的客戶。經緯恒潤表示，部分客戶可能只是想要彌補視覺方案的缺陷，這種情況下客戶對于4D毫米波雷達的要求會相對較低一些，因此經緯恒潤考慮研發完成48發48收、24發12收的毫米波雷達之后，再去研發相對低性能的版本。小 結目前自動駕駛從L2/L2+向L3演進，4D毫米波雷達在這個過程中具有重要的應用價值。隨著進一步優化算法、降低成本以及與其它傳感器進行深度融合等方面的努力，其技術優勢將得到充分發揮。本文講述了4D毫米波雷達在自動駕駛中的潛力，表明其在當前主流L2/L2+自動駕駛的傳感器融合中的作用日益突顯，隨著供應商的產品組合增強，汽車OEM對該項技術的采納，技術格局有可能改變。