現(xiàn)階段自動(dòng)駕駛技術(shù)中，主要用到的傳感器有攝像頭、激光雷達(dá)和毫米波雷達(dá)。攝像頭的光譜從可見光到紅外光譜，是最接近人眼的傳感器，有豐富的語義信息，在傳感器中具有不可替代的作用，比如紅綠燈識(shí)別、交通標(biāo)識(shí)識(shí)別，都離不開攝像頭的信息。激光雷達(dá)器件較為成熟，905nm波段廣泛應(yīng)用，能獲得豐富的場(chǎng)景立體空間信息。從頻譜可以看到，激光在頻譜上和可見光較為接近，因此和可見光有著相似的粒子特性，容易受到惡劣天氣的影響。而毫米波雷達(dá)波長為3.9mm附近，是這幾種傳感器中波長最長的傳感器，全天候性能最 好，且具備速度探測(cè)優(yōu)勢(shì)。

傳統(tǒng)雷達(dá)系統(tǒng)面臨著以下缺陷：

l  當(dāng)有靜止車輛，目標(biāo)信息容易和地雜波等摻雜在一起，識(shí)別難度較大，而移動(dòng)車輛可以靠多普勒識(shí)別。

l  當(dāng)有橫穿車輛和行人, 多普勒為零或很低，難以檢測(cè)。

l  沒有高度信息，高處物體如橋粱路牌和地面的車輛一樣區(qū)分不開，容易造成誤剎，影響安全性。

l  角度分辨率低，當(dāng)兩個(gè)距離很近的物體，其回波會(huì)被混在一起，很難知道有幾個(gè)目標(biāo)。

l  用雷達(dá)散射截面積區(qū)分物體難：可以通過不同物體的雷達(dá)散射截面積的不同和不同幀之間的反射點(diǎn)的不同來區(qū)分路牌、立交橋和車輛，然而準(zhǔn)確率并不高。

l  最遠(yuǎn)探測(cè)距離不超過200 m，探測(cè)距離范圍有限。

l  最遠(yuǎn)探測(cè)距離大幅可達(dá)300多米，比激光雷達(dá)和視覺傳感器都要遠(yuǎn)

l  4D毫米波雷達(dá)系統(tǒng)水平角度分辨率較高，通?？梢赃_(dá)到1 的角度分辨率，可以區(qū)分 300m 處的兩輛近車

l  4D毫米波雷達(dá)系統(tǒng)可以測(cè)量俯仰角度，可達(dá)到優(yōu)于2°的角度分辨率，可在 150m 處區(qū)分地物和立交橋。

l  當(dāng)有橫穿車輛和行人, 多普勒為零或很低時(shí)通過高精度的水平角和高精度的俯仰角可以有效識(shí)別目標(biāo)。

l  目標(biāo)點(diǎn)云更密集，信息更豐富，更適合與深度學(xué)習(xí)框架結(jié)合。

毫米波雷達(dá)是通過天線發(fā)射調(diào)頻連續(xù)波（FMCW），利用反射回波與發(fā)射波的時(shí)間差可計(jì)算出目標(biāo)距離。此外，毫米波雷達(dá)可也基于多普勒原理，通過發(fā)射與反射信號(hào)的頻率差異可以精 確測(cè)量目標(biāo)相對(duì)于雷達(dá)的運(yùn)動(dòng)速度，進(jìn)一步通過多目標(biāo)檢測(cè)與跟蹤算法實(shí)現(xiàn)多目標(biāo)分離與跟蹤。

主流毫米波雷達(dá)主要功能為測(cè)角、測(cè)距與測(cè)速，故也稱之為3D毫米波雷達(dá)。此前特斯拉Auto Pilot就是由3D毫米波提供運(yùn)算支持，但是3D毫米波雷達(dá)固有的缺陷為無法測(cè)量物體高度。3D毫米波雷達(dá)另一個(gè)缺陷是信噪比太低，存在大量誤測(cè)。

4D毫米波雷達(dá)也解決了3D毫米波雷達(dá)識(shí)別靜止目標(biāo)困難、橫向移動(dòng)檢測(cè)不足、缺乏高度信息、穿透力不足、分辨率較低、延遲大等多種局限。

4D毫米波雷達(dá)相比傳統(tǒng)雷達(dá)，增加了俯仰角的測(cè)量信息，并且角度分辨率可達(dá)到亞度（

雖然在點(diǎn)云密度與質(zhì)量方面，4D毫米波無法與可達(dá)到幾十萬甚至百萬點(diǎn)云密度的高線數(shù)激光雷達(dá)相提并論，其短期難以做到1°以下的角度分辨率，也無法比擬百線激光雷達(dá)水平與垂直角度分辨率可達(dá)到的0.1-0.2°。

但其未來在分辨率上或可逼近16-64線的激光雷達(dá)，而且與攝像頭和激光雷達(dá)相比，毫米波雷達(dá)受天氣影響較小，惡劣天氣條件帶來的環(huán)境污垢或水滴折射不會(huì)影響雷達(dá)工作；同時(shí)，4D毫米波雷達(dá)能夠穿過前方障礙物探測(cè)到激光雷達(dá)無法探測(cè)到的前前方障礙物；最關(guān)鍵的是，4D毫米波雷達(dá)擁有很大的成本優(yōu)勢(shì)，成本可以達(dá)到約為激光雷達(dá)的1/10。

4D 毫米波雷達(dá)是傳統(tǒng)毫米波雷達(dá)的升級(jí)版，4D指的是速度、距離、水平角度、垂直高度四個(gè)維度。

相比傳統(tǒng) 3D 毫米波雷達(dá)，4D 毫米波雷達(dá)增加了“高度”的探測(cè)，將第四個(gè)維度整合到傳統(tǒng)毫米波雷達(dá)中。

4D毫米波雷達(dá)被視為未來車載雷達(dá)的一種可能的標(biāo)準(zhǔn)配置，因?yàn)樗诙喾矫鎯?yōu)于傳統(tǒng)的毫米波雷達(dá)和低線激光雷達(dá)，能與高線激光雷達(dá)互補(bǔ)。預(yù)計(jì)這種雷達(dá)將被廣泛應(yīng)用于各種車型中。

與傳統(tǒng)雷達(dá)產(chǎn)品相比，4D毫米波雷達(dá)能夠突破在靜止目標(biāo)識(shí)別、橫向移動(dòng)檢測(cè)、高度識(shí)別、區(qū)分鄰近物體和探測(cè)隱藏車輛等方面的限制。

而與激光雷達(dá)相比，它在某些性能指標(biāo)上已經(jīng)非常接近，且在惡劣天氣和環(huán)境下的性能受影響較小，成本僅為激光雷達(dá)的十分之一。

在軟件定義汽車領(lǐng)域，4D毫米波雷達(dá)能夠提供更多的數(shù)據(jù)和更可靠的解決方案，以支持自動(dòng)駕駛技術(shù)的發(fā)展。

傳統(tǒng)毫米波雷達(dá)也叫3D毫米波雷達(dá)，具有3個(gè)維度的信息，分別是距離、速度、方位角，不含有高度信息。

l  距離探測(cè)：通過計(jì)算經(jīng)過調(diào)制的連續(xù)調(diào)頻FMCW信號(hào)與回波之間的頻率差來計(jì)算距離，雷達(dá)發(fā)射FMCW電磁波，速度為光速。

l  速度探測(cè)：通過多普勒效應(yīng)探測(cè)目標(biāo)與自車的相對(duì)運(yùn)動(dòng)速度，如需要目標(biāo)絕 對(duì)運(yùn)動(dòng)速度，則需要整車提供自車運(yùn)動(dòng)速度信息輸入進(jìn)行補(bǔ)償?shù)玫健?/span>

l  方位角探測(cè)：通過相位法測(cè)角原理，利用不同接收天線陣元間接收回波的相位差計(jì)算方位角。

4D毫米波雷達(dá)在此基礎(chǔ)上增加高度信息，形成4維信息輸入。避免了以往對(duì)于路牌、地面井蓋、跨線橋等目標(biāo)的誤識(shí)別。

l  4D毫米波雷達(dá)配備了縱向天線，并且天線的數(shù)量比以往更多。這不僅使得它能測(cè)量俯仰角度，還提高了角度分辨率、速度分辨率和距離分辨率。

與激光雷達(dá)對(duì)比

激光雷達(dá)以其超精 確的角度分辨率在3D測(cè)繪和地圖制作方面表現(xiàn)出色，但在速度估算和遠(yuǎn)距離檢測(cè)方面存在局限。

它非常適合于高分辨率的3D環(huán)境測(cè)繪，能夠準(zhǔn)確地檢測(cè)空間、邊界和汽車的定位。

但激光雷達(dá)在估算速度和遠(yuǎn)程檢測(cè)物體方面能力有限。

此外，它也易受惡劣天氣和路況的影響，這可能導(dǎo)致維護(hù)和穩(wěn)定性成本的提高。

毫米波雷達(dá)的獨(dú)特優(yōu)勢(shì)在于它能夠精 確測(cè)量速度和距離，并且不受惡劣天氣和環(huán)境的影響。

它的檢測(cè)范圍已經(jīng)擴(kuò)展，未來可能達(dá)到300米以上，遠(yuǎn)超過攝像頭和大多數(shù)激光雷達(dá)傳感器。

與攝像頭和激光雷達(dá)不同，毫米波雷達(dá)可以在所有天氣和光照條件下可靠工作。惡劣天氣下的環(huán)境污垢或水滴不會(huì)影響其性能。

由于雷達(dá)在毫米波頻率下工作，它甚至可以穿過一些介電材料（例如汽車保險(xiǎn)杠）發(fā)射信號(hào)，無需開放的窗口，從穩(wěn)定性和美觀性角度來看，這使其成為更佳選擇。

4D毫米波相較于激光雷達(dá)的主要優(yōu)點(diǎn)：

1）不受天氣影響。毫米波的分辨率越高，穿透能力越強(qiáng)、大氣衰減小、受雨雪煙塵 等天氣影響小，故而毫米波雷達(dá)具有全天時(shí)全天候的工作能力。

2）測(cè)速?？赏ㄟ^多普勒效 應(yīng)直接測(cè)速，并且測(cè)速精度較高，可以對(duì)攝像頭等其他傳感器形成互補(bǔ)。

3）成本低。4D 毫米波雷達(dá)主流方案是基于硅基的 CMOS，成本較激光雷達(dá)更低。

4）測(cè)距長。4D 毫米波 雷達(dá)可實(shí)現(xiàn) 300m 甚至更遠(yuǎn)范圍的覆蓋，激光雷達(dá)一般感知距離在 210-250m 左右；

5）穿透性強(qiáng)在一些場(chǎng)景上表現(xiàn)更優(yōu)。例如理論上可以直接通過穿透實(shí)現(xiàn)對(duì)前前車的識(shí)別與探測(cè)。

缺點(diǎn)：

性能不及激光雷達(dá)。目前 4D 毫米波雷達(dá)的方位角*俯仰角分辨率 1 *1 度左右；激光雷達(dá)可達(dá)到 0.1*0.1 度。

多普勒效應(yīng)的局限性。在對(duì)橫向移動(dòng)的物體、距離較近的 兩輛車、人車等場(chǎng)景的識(shí)別上尚存在缺陷。

毫米波雷達(dá)的表現(xiàn)并不至于想象中那么強(qiáng)，它只是傳統(tǒng)3D毫米波雷達(dá)的升級(jí)版，點(diǎn)云數(shù)量還只是8-16線激光雷達(dá)的水平，從精 確性方面看，主流的128線激光雷達(dá)仍有自己的獨(dú)特之處

傳統(tǒng)雷達(dá)在高速行駛時(shí)探測(cè)距離 210 米，而華為高精度 4D 雷達(dá)探測(cè)距離達(dá)到 280 米，可提前識(shí)別目標(biāo)。傳統(tǒng)雷達(dá)不支持泊車模式，垂直視野 18°，距離精度 20 厘米，無法識(shí)別小障礙物和高處障礙物，容易在停車時(shí)發(fā)生碰撞剮蹭。而華為高精度 4D 雷達(dá)支持泊車模式，垂直視野可達(dá) 60°，提升 3 倍，距離精度 5 厘米，提升 4 倍，可識(shí)別高處和小障礙物，泊車時(shí)能及時(shí)發(fā)現(xiàn)潛在威脅。

以賽恩領(lǐng)動(dòng) 4D 毫米波雷達(dá) SFR-2K 為例，單幀輸出 2048 點(diǎn)云，實(shí)現(xiàn)水平角度分辨率 1o，點(diǎn)云數(shù)是傳統(tǒng)毫米波雷達(dá) 8 倍。

此外四芯片 SIR-4K 有 192 通道，4096 點(diǎn)云輸出與 64 線激光雷達(dá)可以一較高下，水平方向角度分辨率也提升到 0.5o。

4D毫米波雷達(dá)&激光雷達(dá)：

l  主動(dòng)式電磁波探測(cè)-毫米波30-300GHZ、1-10mm（77G-3.9mm）；激光納米波,10萬GHZ、905nm和1550nm

l  汽車毫米波雷達(dá)24G(短程雷達(dá)，帶寬窄250M)、60G（不太使用）、77G（趨勢(shì)、中長程雷達(dá)76-77G長程&77-81G短程）

l  毫米波距離可以300米以上、激光一般200米以內(nèi)

l  毫米波點(diǎn)云基本是幾萬點(diǎn)/秒，相當(dāng)于8線或16線的激光雷達(dá)；32線和64線激光雷達(dá)基本可以達(dá)到100萬點(diǎn)/秒

l  毫米波采用FMCW連續(xù)調(diào)諧波測(cè)量技術(shù)，激光多數(shù)采用TOF測(cè)量技術(shù)

l  毫米波基本是全天候的，攝像頭+毫米波成本=1/2激光雷達(dá)，使用機(jī)維護(hù)成本都遠(yuǎn)低于激光雷達(dá)