智能汽車產業滾滾向前,在這摧枯拉朽的關鍵變革期,不斷涌現技術的交鋒。《TechLab》科技實驗室,將聚焦智能汽車產業重磅的科技創新,我們會深層次解析背后創新的原理,試圖撥開云霧,看到智能汽車下一個十年。
2023年,一個全新的百億賽道出現——4D毫米波雷達。
短短半年時間就有多輪融資,且不少都是A輪甚至Pre- A輪前期融資,這個仍處于培育期的市場,吸引不少玩家涌入。
最新消息,雷軍、李斌兩位大佬,投資了一家4D成像雷達初創企業,公司名叫做塞恩領動,這輪數億A輪融資,主要用于4D成像雷達量產研發與工業化落地。
幾乎同一時間,研發4D高精度成像雷達的企業牧野微電子,也宣布完成億元Pre-A輪融資。
據超電實驗室不完全統計,今年以來,至少有6家4D毫米波雷達企業拿到融資,總額度達10億。
國外大廠也在布局這一領域,大陸集團、安波福等傳統零部件巨頭已經早早入局,還誕生大批初創科技企業,其中就包括特斯拉的4D毫米波成像雷達的供應商Arbe。
智能駕駛開進量產深水區,風向也是一變再變,先是L4降維至L2,再到無限接近L3,目前BEV架構又成了炙手可熱的焦點。
不過在這背后有一個共識,那就是多傳感器融合大勢所趨,即便是深愛純視覺的特斯拉,也開始偏向4D毫米波雷達。隨著其它企業跟進,4D毫米波雷達會替換激光雷達嗎?
進化超級之眼
先來看一下什么是4D毫米波雷達。
毫米波雷達和激光雷達的本質都是通過波信號來主動探測,由于不同的波長帶有不同的傳播特質,激光雷達在面對雨、霧、沙塵暴等極端環境天氣時幾乎束手無策,而毫米波雷達能繼續發揮性能。
傳統的毫米波雷達,可以從距離、方位和速度上感知障礙物的信息。其通過飛行時間法和開普勒效應實現測距和測方位角的功能,毫米波雷達通過發射毫米量級的電磁波并接收回波,來獲取遠方物體二維水平坐標信息。
但由于受制于天線排列方式,傳統車載毫米波雷達測高能力不足,對于路邊低矮目標、空中目標以及路面靜態目標的區分和識別存在較大局限性,隨著自動駕駛感知的深入,這些短板暴露的非常明顯。
特斯拉也曾經表示,汽車行駛過程中之所以會出現幽靈剎車的現象,原因可能在于毫米波雷達感知力不足,這也是特斯拉為什么會在2021年,宣布取消在后繼車型搭載毫米波雷達。
既然傳統的毫米波雷達滿足不了車企的要求,超高分辨率的毫米波雷達就成了這些自動駕駛企業的香餑餑。
毫米波雷達的進化史,其實就是一個對目標感知維度不斷進階的過程。2020年,第一顆4D毫米波雷達誕生,也就是第五代毫米波雷達。
相較于傳統毫米波雷達,4D毫米波雷達不僅能感知目標的有無,還能勾勒出目標的輪廓。
這是因為4D毫米波雷達是在傳統3D毫米波雷達的基礎上,增加了俯仰角度的測量,也就是“高度”的概念。
“4D”是相對于傳統3D毫米波雷達而言,有了距離(Range)、速度(Velocity)、方位角(Azimuth)、俯仰角度(Elevation)四個維度的信息,極大增加了信息感知能力。
這也意味著,3D毫米波雷達到4D毫米波雷達,完成了最關鍵的從二維平面到三維圖像的轉變。
但單單4D毫米波雷達還不值得讓多位大佬押注,被大佬們看中的是4D毫米波雷達的升級版本——4D成像雷達。
4D成像雷達全稱為“4D毫米波成像雷達”,關鍵在于“成像”二字,類似于激光雷達的點云成像效果。
由于當前業界對于4D成像雷達缺乏統一的定義,經常將“4D毫米波成像雷達”與“4D毫米波雷達”相混淆,但二者其實是兩種完全不同性質的毫米波雷達。
與傳統3D毫米波雷達相比,4D成像雷達的射頻收發通道數量多出十倍以上,隨著俯仰角分辨率大大提高,能夠對目標和環境呈現出豐富的點云圖像以及距離、速度和角度信息。
相較于傳統3D雷達的輸出測量點,4D毫米波雷達僅僅只有少量增加,而且俯仰向分辨能力較低,此時俯仰角度的信息測量精度依舊不高。因此4D毫米波雷達本質上仍屬于點跡雷達的范疇,而只有4D毫米波成像雷達真正完成了從點跡雷達向成像雷達的轉變。
通俗的理解為,4D毫米波雷達仍然是一個個的點,只不過和3D毫米波雷達相比變得更密集了,
當點密集到一定程度,一塊區域內的點就會形成圖像,這時候的4D毫米波雷達才被稱為4D成像雷達。
也就是說,4D毫米波雷達還不是完全意義上的4D成像雷達,想要成為4D成像雷達,需要高分辨的點云。
新玩家也有大機會
和激光雷達相比,4D成像雷達的優勢就是成本更低。
從成本來看,激光雷達的價格多在1000美元,而4D毫米波雷達成本約為激光雷達的1/10-1/5。比如Arbe公司的成像雷達價格人民幣690-1036元,采埃孚、大陸等Tier 1的產品單價為1036-1381元。
而車載激光雷達的價格動輒上萬,最便宜的也需要大幾千。
對于初創企業來說,還有一個優勢是目前4D毫米波雷達仍處于藍海階段,大家都處于同一起跑線。
以賽恩領動為例,這家公司成立于2021年11月,公司面向智能駕駛、無人駕駛、智慧交通等智能網聯汽車領域,研發適用于L3+及以上高性能車規級環境感知解決方案,包括4D成像雷達智能硬件、傳感器算法及軟件,以及基于人工智能的感知產品。
從其官方網站上也能看出,真是的是一個初創公司,點擊部分網頁的頁面還顯示“網站內容搭建中,敬請期待”。
雖然是初創公司但其來頭卻不小,賽恩領動的聯合創始人叫做李旭陽,并兼任公司CEO。
他在德國卡爾斯魯厄理工學院碩博6年,研究過多種雷達體制、射頻天線與雷達成像技術,其本人推動了博世L4/5級別的Robotaxi項目多傳感器系統的量產接近7年的時間。
曾在德國博世主導完成了第五代毫米波成像雷達的研發,還是預研第六代成像雷達產品的負責人。
賽恩領動成立僅1個月后,就獲得了天使輪融資,4個月就完成了成像雷達A樣機開發,2022底發布了公司研發出來的成像雷達新產品SIR-4K。
或許正是塞恩領動在較短的時間內研發出產品的高效,讓這些大佬的資本注意到了他的存在。
據塞恩領動介紹,SIR-4K最遠探測距離達到400米,對靜態障礙物的檢測也能達到 150 米以上,這是之前傳統毫米波雷達遠達不到的能力,角分辨率0.5度(水平) x 1度(垂直),較傳統毫米波雷達提升了10倍。
具備192個虛擬通道,可輸出4096個點云,滿足 L3-L5 智能駕駛和無人駕駛對于感知的性能要求
賽恩領動聯合創始人兼CEO李旭陽坦言,入局的時間確實有些晚,如果能早一兩年入局,公司將會有更好的先發優勢,產品也將會更成熟但他認為,成像雷達領域依然是藍海,新老玩家齊聚,競爭雖然激烈,但正是一同做大蛋糕的好時機。
4D成像時代到來
在自動駕駛感知領域,主要有兩條技術路線,一種是僅使用攝像頭作為傳感器進行信息采集的純視覺路線,其中以特斯拉為代表。
另一種是同時使用攝像頭加雷達的多感知融合路線,這種方案也被大多數車企采納。
“純視覺”信仰者馬斯克曾不止一次地表示,如果有高分辨率的毫米波雷達,會比單純視覺更好,“但問題是這樣的雷達并不存在”。
直到不久前,特斯拉確認將在接下來生產的車將用上一顆高分辨率的毫米波雷達,說明嘴硬的馬斯克面對越來越精準的雷達,也不得不服軟。
也正是像特斯拉這樣頭部企業的轉身,讓高精度4D毫米波雷達的賽道熱鬧了起來。
目前國內至少有20家公司在4D毫米波雷達方向上有所布局,主要可以分為三類,國際Tier 1、跨界科技巨頭、初創公司。
其中像博世、大陸、電裝、采埃孚這些傳統Tier 1巨頭布局較早,幾年前,國際上的毫米波雷達基本由這些巨頭主導,這些龍頭企業們的前向雷達安裝量一度占比 90%以上。
另外,以華為為主的跨界科技巨頭,2021年便發布了4D毫米波雷達產品,采用12T24R的大陣列,比常規毫米波提升24倍,能實現高分辨,支持4D高密點云。
當時華為智能汽車解決方案BU融合感知產品部Radar&Camera總經理苗立靖稱其將成為“高階自動駕駛的必備武器”。
來源:WHST
國內的一些“后浪”也紛紛涌現,入局雖晚,但大多都背靠大樹,實力強勁。
不光塞恩領動受到大佬資本的青睞,幾何伙伴也得到了小米和百度的投資。幾何伙伴就是基于自主研發的4D成像雷達結合可見光視覺和紅外成像等,打造“融合感知+智能決策”的自動駕駛軟硬件集成系統。
復睿智行也是2021年剛剛成立,但是背靠復星集團這顆大樹,其去年11月發布的首款4D毫米波雷達哥倫布系列(Columbus),已獲得國內車企定點訂單,并將于2023年第三季度開始量產。
目前已經有不少車型搭載了4D毫米波成像雷達,比如深藍SL03、理想L7等車型。隨著智能駕駛進入規模化運營,4D毫米波雷達市場份額將會進一步擴大,車載雷達也將迎來4D成像時代。