電子發(fā)燒友網(wǎng)報(bào)道（文/李寧遠(yuǎn)）在汽車傳感里，攝像頭、雷達(dá)以及激光雷達(dá)的應(yīng)用至關(guān)重要。目前的ADAS應(yīng)用里，基于這三種傳感的基礎(chǔ)方案以及融合方案非常多，還沒(méi)有說(shuō)哪一個(gè)傳感技術(shù)能夠完全占據(jù)上風(fēng)，每一種技術(shù)都有自己獨(dú)特的優(yōu)勢(shì)以及避不開(kāi)的劣勢(shì)。

毫米波成像雷達(dá)與傳統(tǒng)毫米波雷達(dá)

攝像頭和激光雷達(dá)上車的優(yōu)異表現(xiàn)催生了毫米波成像雷達(dá)的誕生，這倒不是說(shuō)傳統(tǒng)毫米波雷達(dá)性能并不優(yōu)秀。毫米波雷達(dá)作為車用傳感器里已經(jīng)相對(duì)成熟的一類器件，在輔助駕駛里已經(jīng)有了多年的經(jīng)驗(yàn)積累。對(duì)于L2＋級(jí)別的汽車，毫米波雷達(dá)高分辨率帶來(lái)的穩(wěn)定的點(diǎn)云收集是車輛完成360°環(huán)境感知的關(guān)鍵。但這還不夠，對(duì)L3、L4及以上的車型來(lái)說(shuō)，車輛需要采用更高的分辨率識(shí)別更小的物體。

而且隨著自動(dòng)駕駛等級(jí)的提升，傳統(tǒng)毫米波在技術(shù)層面的軟肋會(huì)愈發(fā)明顯。很明顯的一個(gè)軟肋就是“幽靈剎車”的誤報(bào)，這是因?yàn)閭鹘y(tǒng)毫米波雷達(dá)在縱向測(cè)高能力上并不理想，會(huì)將物體錯(cuò)誤感知到水平面上。這都和分辨率受限有關(guān)，這里指的是角度上的分辨率，沒(méi)有俯仰分辨率則意味著無(wú)法測(cè)量高度，仰角分辨率的不足會(huì)導(dǎo)致雷達(dá)忽略靜態(tài)物體，無(wú)法實(shí)現(xiàn)感知和自由空間映射（可行駛區(qū)域）。

成像雷達(dá)，區(qū)別于傳統(tǒng)毫米波雷達(dá)，受益于在角度分辨率上的提高，其對(duì)汽車可自由行駛區(qū)域映射增強(qiáng)了很多，實(shí)現(xiàn)更強(qiáng)大感知和自由空間映射，可以避開(kāi)運(yùn)動(dòng)以及靜止的障礙物，更有效地消除誤報(bào)，解決“幽靈剎車”等問(wèn)題。

（不同融合方案優(yōu)劣勢(shì)對(duì)比，Arbe）

上圖是成像雷達(dá)頭部廠商Arbe給出的不同傳感器融合之后的感知能力對(duì)比，成像雷達(dá)在高分辨率、感知以及誤報(bào)這幾項(xiàng)上明顯超出了傳統(tǒng)毫米波雷達(dá)。

成像雷達(dá)如何實(shí)現(xiàn)？

成像雷達(dá)實(shí)現(xiàn)無(wú)外乎是在硬件上增加大量的天線收發(fā)通道數(shù)量，擴(kuò)大天線孔徑的同時(shí)滿足水平和垂直方向?qū)Ψ直媛实囊?。方法并不?fù)雜但是實(shí)現(xiàn)起來(lái)也并不是那么容易。

目前分辨率最高的應(yīng)該是全力押寶成像雷達(dá)的Arbe，Arbe走的是將多發(fā)多收天線集成在一顆芯片，直接提供成像雷達(dá)芯片。傳統(tǒng)的毫米波雷達(dá)擁有12個(gè)虛擬通道，Arbe的成像雷達(dá)擁有2304個(gè)虛擬通道，配置了由48個(gè)接收通道和48個(gè)發(fā)射通道組成的專用射頻芯片組。為了解決這種量級(jí)的數(shù)據(jù)，現(xiàn)成的通用處理器或FPGA已經(jīng)不夠用了，為此Arbe設(shè)計(jì)了專有ASIC和DSP實(shí)時(shí)處理成像雷達(dá)大量的原始數(shù)據(jù)。如此復(fù)雜的設(shè)計(jì)與遠(yuǎn)超同行的分辨率所以其價(jià)格也是同行的數(shù)倍。

NXP、博世、TI等傳統(tǒng)雷達(dá)天線及芯片方案商走的是將標(biāo)準(zhǔn)雷達(dá)芯片進(jìn)行多芯片級(jí)聯(lián)，以增加天線數(shù)量。今年NXP推出的專用16nm成像雷達(dá)處理器S32R45量產(chǎn)，基于該方案開(kāi)發(fā)的4D成像雷達(dá)支持192個(gè)虛擬天線通道，可同時(shí)提供短、中、遠(yuǎn)程三合一多模式雷達(dá)。

（成像雷達(dá)同步三光束多模探測(cè)，NXP）

此前華為發(fā)布的成像雷達(dá)采用12個(gè)發(fā)射通道，24接收通道，比常規(guī)毫米波雷達(dá)3發(fā)4收的天線配置提升24倍，其大陣列設(shè)計(jì)支持的短波形能實(shí)現(xiàn)120°內(nèi)150米感知覆蓋，長(zhǎng)波形則同樣能支持18°內(nèi)超過(guò)300米感知覆蓋。

還有通過(guò)軟件來(lái)實(shí)現(xiàn)的辦法，例如Oculii的虛擬孔徑成像軟件，基于傳統(tǒng)的CMOS雷達(dá)芯片，可以在不需要給雷達(dá)增添更多的實(shí)體天線的前提下指數(shù)級(jí)提高傳統(tǒng)毫米波雷達(dá)的各項(xiàng)性能達(dá)到成像雷達(dá)的性能效果。

算法也是成像雷達(dá)不可忽視的關(guān)鍵點(diǎn)，成像雷達(dá)可以基于整體點(diǎn)云的方式，與后續(xù)的其他感知做前數(shù)據(jù)融合，也可以讓每個(gè)傳感器各自檢測(cè)追蹤后然后再做前數(shù)據(jù)融合，進(jìn)而從算法層做場(chǎng)景理解。算法的加持下成像雷達(dá)不需要另外的傳感去做速度、角度等參數(shù)的測(cè)量就能實(shí)現(xiàn)自動(dòng)運(yùn)動(dòng)檢測(cè)?？紤]到成像雷達(dá)感知算法門(mén)檻較高，不少成像雷達(dá)供應(yīng)商都會(huì)提供標(biāo)準(zhǔn)化的SDK軟件包。

小結(jié)

雖然單一傳感想要在自動(dòng)駕駛傳感里獨(dú)當(dāng)一面還是很困難，但成像雷達(dá)在性能各方面優(yōu)異的表現(xiàn)的確推動(dòng)了更高級(jí)別自動(dòng)駕駛的發(fā)展。在成本允許的前提下，未來(lái)成像雷達(dá)、激光雷達(dá)和攝像頭形成互為冗余備份和補(bǔ)充的系統(tǒng)將是自動(dòng)駕駛最合適的感知方案。