什么是4D毫米波雷达？4D毫米波雷达与传统雷达有何区别？

在2023年的CES上，4D成像毫米波雷达（简称4D毫米波雷达、4D成像雷达或4D雷达）备受瞩目。许多芯片公司推出或更新了他们的成像雷达解决方案，雷达系统制造商也带来了他们的成像雷达产品。其中，Mobileye CEO Amnon Shashua在CES演讲中表示，到2025年除了前置激光雷达之外，只想要4D雷达，引发业内人士对4D毫米波雷达的关注。甚至有业内专家猜测，4D成像雷达将在不久的将来取代激光雷达。

什么是4D毫米波雷达？

4D毫米波雷达，又称成像雷达，除了原有功能外，还可以处理高度信息。可检测物体的方位、距离、速度、高度等四维数据。同时，4D成像毫米波雷达具有像素级的角分辨率，可以分辨目标物体的轮廓，让雷达实现类似激光雷达的成像功能。

在性能方面，4D雷达是传统毫米波雷达的升级版。在成本方面，4D雷达的成本仅为激光雷达的10%-20% 。

4D毫米波雷达与传统雷达有何区别？

(1) 由于缺乏高度信息，传统雷达在视角上只有一个平面，无法区分目标物体是在“路上”还是“空中”。这使得毫米波雷达无法有效发挥其在自动驾驶感知，尤其是静态物体识别方面的作用。4D雷达大大提高了毫米波在静态物体识别中的置信度。

(2)具备提供目标高度信息的能力，4D毫米波雷达可以捕捉汽车周围目标的空间坐标和速度信息，还可以计算出目标的俯仰角信息，进而提供周围的环境信息车，并提供更多功能，如逼真的路径规划、可通行空间检测。

(3) 传统雷达存在分辨率低、噪声大等缺点。4D雷达通过增加实际或虚拟天线的数量，可以有效提高角分辨率，生成更多的点云，进一步成像目标物体的基本轮廓、边缘和形状。传统的也有点云，但是数量少，没有俯仰角信息。4D成像毫米波雷达可以提供俯仰角信息和更多的点云数据。经过深度学习，4D雷达还可以区分行人、自行车、汽车、卡车等不同目标。

4D毫米波雷达会取代激光雷达吗？

未来激光雷达或4D成像雷达能否成为智能驾驶汽车的主要传感器，可能还是要看具体场景。将根据不同的功能和需求开发不同的解决方案。4D毫米波雷达和激光雷达各有特点，可以发挥各自的长处。4D成像雷达无法替代远距离高性能成像激光雷达，但预计在不久的将来，侧面雷达将搭载在车辆上。

(1) 从技术角度来看，4D毫米波雷达的精度是传统雷达的升级版，但与激光雷达不在一个数量级。此前有观点认为，未来4D成像毫米波雷达或将取代近光激光雷达。在价格方面，部分4D雷达的价格并不比Flash LiDAR便宜，单芯片4D雷达还处于早期研发阶段。估计可能需要3年甚至更长的时间才能建立起标准化、量产化的产品。未来4D成像雷达可能取代的应该是传统的毫米波雷达，而不是激光雷达。

(2) 从点云效果来看，4D毫米波雷达虽然也具备成像功能，但在点云密度和质量方面仍无法与激光雷达相媲美，难以满足高清晰度的感知需求级自动驾驶。考虑到当前时间节点，4D成像毫米波雷达与主传感器激光雷达在点云密度和质量方面还有较大差距，4D成像雷达无法替代远距离激光雷达进行前向感知。

(3) 在自动驾驶场景中，对前向检测精度的要求极高。车辆在向前行驶时，必须能够准确检测和识别前方物体的大小、距离、方位、速度等信息。任何误报或漏报都可能直接导致事故发生。LiDAR 可以通过扫描周围环境形成 3D 图像模型，并且可以在水平视野中每秒生成数百万个点云。其点云密度足以满足各级别自动驾驶的感知需求。

LiDAR 和 4D 成像雷达可以互补。此前，业界一直在争论毫米波雷达、摄像头、激光雷达的优缺点。最后大家发现，用单一的传感器是不可能实现自动驾驶的，因为每个传感器都有自己的优缺点。只有将所有传感器融合在一起，才能获得自动驾驶所需的精度和准确度。

审核编辑：刘清