目前，自动驾驶汽车感知的实现离不开激光雷达、车载摄像头、安装在车辆上的毫米波雷达等传感设备。通过收集车辆周围交通环境的数据，让自动驾驶汽车拥有比人类更多的眼睛来感知周围的世界，为决策模块提供更准确、更丰富的环境信息，让自动驾驶汽车能够安全驾驶。传感器硬件的堆叠，一方面可以让自动驾驶汽车更安全地行驶在道路上，但另一方面，由于单个硬件设备无法获得所有需要的数据，而且在很多极端环境下，硬件设备也会有问题。例如，在大雾、大雨等极端天气下，激光雷达的实测数据会出现较大偏差；毫米波雷达不具备测高能力，难以判断前方静止物体是在地面上还是在空中；车载摄像头只能拍摄二维图像平面图像，即使借助深度学习，仍然无法准确测量周围物体与自动驾驶汽车之间的距离，因此自动驾驶汽车需要不同的硬件设备才能工作同时，让自动驾驶汽车获得不亚于人类的感知准确度和能力。4D毫米波雷达的出现，将为自动驾驶带来革命性的变化。什么是4D毫米波雷达在自动驾驶的感知中，毫米波雷达作为自动驾驶中最重要的传感器之一，是至关重要的一环。但由于缺乏高度测量能力，很难判断前方静止物体是在地面上还是在空中。在遇到井盖、减速带、立交桥、交通标志等地面和空中物体时，无法准确测量物体的高度数据。.4D毫米波雷达的出现将弥补这个问题。4D毫米波雷达也叫成像雷达。维度被集成到传统的毫米波雷达中，以更好地理解和映射环境，使测量的交通数据更加准确。早在2020年，特斯拉就宣布将在特斯拉车辆中加入4D传感器技术。通过4D传感器技术，现有的工作范围将增加三倍，以获取更多的交通信息。4D毫米波雷达可以有效分析被测目标的轮廓、行为和类别，能够适应更复杂的道路，识别更多的小物体、遮挡部位的物体以及静止或侧向物体的监测，从而准确了解车辆需要在什么情况下刹车，相比3D毫米波雷达只能测量方位角、仰角和速度三个数据，4D毫米波雷达可以获得更多的数据，从而为车辆提供更可靠的信息决策规划。4D毫米波雷达方案4D毫米波雷达最早由一家以色列公司于2019年提出。2020年初，Waymo宣布在第五代自动驾驶感知套件中推出4D毫米波雷达。同年，大陆集团推出首款4D毫米波雷达量产方案，并表示宝马将成为首家搭载的车企。2021CES上，4D毫米波雷达也很火爆，很多厂商都展示了自己的产品。德州仪器、Mobileye等公司相继推出或更新了4D毫米波雷达解决方案。去年，Aptiv发布了下一代L1-L3自动驾驶平台，声称其传感器套件包括4D毫米波雷达；采埃孚表示，接到上汽4D毫米波雷达的生产订单，将于2022年正式供??货；博世率先在中国市场推出第5代雷达至尊版，即4D毫米波雷达。4D毫米波雷达与传统雷达一样，在极端天气条件下工作时不会出现较大的偏差，而且在增大俯仰角后可以形成点云图像，这意味着4D毫米波雷达不仅可以探测物体它还可以探测前方物体和前方静止和横向移动物体的垂直高度，这将弥补传统雷达探测静态目标的不足。目前，4D毫米波雷达的技术方案主要有两种：一种是4D毫米波雷达企业自主研发多通道阵列射频芯片组、雷达处理器芯片以及基于人工智能的后处理软件算法。另一种是基于传统雷达芯片供应商的方案，通过多芯片极联，或者软件算法实现密集点云输出和识别。4D毫米波雷达的主要特点是角分辨率非常高。前置4D毫米波雷达的角分辨率可以达到方位角1度，仰角2度。搭载4D毫米波雷达的自动驾驶汽车在检测道路信息时，可以直接检测到车辆周围物体的轮廓。比如在道路信息比较丰富的时候，比如行人和车辆混合在一起的时候，4D毫米波雷达可以直接识别行人和车辆，并可以判断相应物体的运动（是否运动，以及运动方向）。4D毫米波雷达还可以检测几何形状，例如隧道场景中隧道的长度和宽度。4D毫米波雷达的出现，有针对性地弥补了传统毫米波雷达的性能短板。它不仅是3D的升级，更是检测精度、灵敏度、分辨率和性能的全面升级，赋予自动驾驶更高的安全性，有望让毫米波雷达成为自动驾驶系统中的核心传感器之一。4D毫米波雷达未来发展趋势业内人士分析，4D毫米波雷达的大规模落地在即。在市场化方面，当前技术日趋成熟，许多创新算法正在产品化过程中。许多汽车制造商已经对新车提出了要求。其中，自动泊车、L3及以上级别的自动驾驶需要4D成像。事实上，从去年开始，已经有不少4D毫米波雷达产品安装上路测试。并准备量产。例如，NXP宣布业界首款16nm毫米波雷达专用处理器S32R45将于上半年用于客户量产。英特尔的Mobileye也在积极推动4D毫米波雷达的研发和应用。MobileyeCEOAmnonShashua在今年的CES演讲中强调了4D成像毫米波雷达在汽车上的应用场景。他说：“到2025年，除了车头，我们只要毫米波雷达，不要激光雷达。”对于自动驾驶汽车解决方案，汽车配备了雷达-LiDAR子系统。届时，车辆只需安装一个前向激光雷达，同时增加一个完全覆盖车身的毫米波雷达，即可实现自动驾驶任务。自动驾驶技术不能仅靠单一传感器一统天下成为业界共识。按照目前市场对自动驾驶的理解，没有放之四海而皆准的传感器，因为市场有很多细分领域，自动驾驶的水平也不一样。最终，摄像头和雷达很可能会共存，因为它们的优势和劣势是非常互补的。激光雷达很特别。我认为4D毫米波雷达方案有很大的可能性可以减少或替代LiDAR的使用。4D毫米波雷达还处于早期发展阶段，但相信未来它的性能会有很大的提升，理想情况下最终能够取代激光雷达。“
