无人驾驶隐形战：4D毫米波雷达成新风口测试服务争相推出 飞灵

  在自动驾驶传感器上的竞争正在日趋激烈化，针对于此的下游服务也在不断竞争非常激烈化。8月初，老牌无线电企业罗德与施瓦茨（R&S）推出新型4D汽车雷达目标模拟器。这套检测系统包括主机R&S AREG800A汽车雷达模拟器和前端R&S QAT100射频天线阵列，能为汽车雷达研发、硬件在环和整车在环来测试，基本功能是在实验室中协助开发高性能汽车毫米波雷达。通过生成动态雷达回波，该系统能够为来测试的汽车雷达模拟出虚拟目标和虚拟场景，从而在实验室做场景测试。

  “该系统能够模拟从简单的AEB自动紧急刹车场景，到包含多个雷达传感器的复杂交通场景。”8月初，罗德与施瓦茨（中国）产品与系统部高级总监金海良在该公司的一次新产品发布会上对记者如此说道。

  “比如说我们以前可能要好几十万公里、上百万公里的一个验证，（现在）只要做一些比较短距离或者真实高度的测试，我们大家可以节约大部分的成本和大部分时间。”罗德与施瓦茨(中国)信号源、频谱与信号分析仪、功率计产品经理陈鹏在接受飞灵汽车在内的记者正常采访时指出。这是该公司首次在自动驾驶领域推出雷达测试设备，而罗德与施瓦茨进入这一个市场的原因主要在于业内对汽车传感器需求的快速提升。

  4D汽车雷达是指“4D成像毫米波雷达”，它是汽车传感器中的一种新产品。在眼下火热的无人驾驶中，系统的核心通常被分为三个部分：感知（Perception），规划（Planning）和控制（Control）。其中，感知系统是整个无人驾驶系统的基础，假如没有感知系统，规划和控制部分都无法正常完成工作。实际上，目前无人驾驶汽车的研究重点与难点也正是感知系统。

  在无人驾驶传感器中，有5类是最关键的零部件，包括激光雷达、毫米波雷达、摄像头（又称相机）、超声波雷达、红外传感器。这些传感器的组合形成了两大自动驾驶流派，分别是视觉算法和激光雷达。目前除了特斯拉采用纯视觉的技术路线之外，其他自动驾驶企业多采取了激光雷达路线。虽然外界谈及感知路线之争时，讨论的都是摄像头vs激光雷达，但其实这两个方案都融入了毫米波雷达。

  这种技术实现能够准确的看出：以摄像头主导的视觉无人驾驶方案很容易理解，它主要以摄像头为探测核心，配合毫米波雷达、超声波雷达以及低成本的激光雷达的协助。而激光雷达为主导的无人驾驶方案是依靠激光雷达为探测核心，辅以毫米波雷达、超声波雷达以及摄像头协助。毫米波雷达听起来不如激光雷达“高级”，但确是最成熟的车用传感器之一，其成本相对低廉，其和摄像头的感知融合也是早期实现L2级辅助驾驶的首选方案。

  但是毫米波雷达有自己的不足，这在更高阶的自动驾驶阶段就会被放大。随着自动驾驶不断的提高，毫米波雷达也在进步。最初的毫米波雷达，也同步地升级成了如今的4D成像毫米波雷达。简单来说，通过硬件上增加收发通道数量，扩大天线孔径的同时满足水平和垂直方向对分辨率的要求，进而达到除了传统毫米波雷达以外，增加一个垂直方向的维度信息，即3D升级4D。

  2015年下半年，傲酷针对智能交通应用推出了世界上第一款商用的24G 4D雷达。2017年下半年，傲酷又推出了77G的4D雷达。2020年年中，德国大陆推出全球首个4D成像毫米波雷达，即ARS540，第一个使用ARS540的车型可能是宝马的电动车旗舰iX。这之后4D成像毫米波雷达概念风靡业界。

  在2021年的上海车展中，4D成像雷达慢慢的变成了主流方案之一。代表性的是华为，其发布新一代高分辨率4D成像雷达，用于无人驾驶解决方案核心传感器。此外，上汽华域汽车相继发布旗下4D毫米波成像雷达,正准备造车的小米也投资了主打4D毫米波成像雷达的企业。

  一些企业将4D毫米波雷达作为实现最高安全性能的关键部分所组成。比如AutoX将为其L4级无人驾驶汽车RoboTaxi采用Arbe公司的4D成像超高分辨率毫米波雷达平台，并表示这将会“实现最高安全性能”。上汽集团旗下的R汽车业在今年3月宣布采用了RPEMIUM 4D成像雷达。有一些比较偏激的观点甚至认为，4D成像雷达可让无人驾驶汽车完全摆脱对激光雷达的需要。

  相关机构的多个方面数据显示，全球激光雷达市场在2019年的规模为8.44亿美元，但在2024年将增至22.73亿美元，年复合增长率将高达18.5%。据相关数据预测，毫米波雷达2020 年市场规模将达576 亿人民币，年复合增长率为 20%，而国内车载毫米波雷达市场规模到2022年可达75.6亿美元，数量可达1亿个。“特斯拉现在标配1个,但是英飞凌的L4、L5级别的方案,一辆车要配备10个以上的毫米波雷达。”有分析指出，未来毫米波雷达的潜力巨大。而更具有技术优势的4D雷达具备替代可能。

  在这种情况下，对4D雷达的测试也顺理成章地成为了机会所在。除了零部件上，在整个ADAS或无人驾驶系统中，工程师一定要通过雷达仿真来进行系统验证测试，这需要同步仿真多个汽车传感器，从而使得汽车软件对“真实”环境做出判断。在对车载雷达验证测试的同时，其也对无人驾驶车辆进行了“虚拟测试”。

  在雷达测试技术上，在国内，美国国家仪器公司（NI）与罗德与施瓦茨（R&S）是该领域的主要研发企业。国内也有苏州瑞地测控这样的本土企业与美国国家仪器联手进行有关设备的研发生产，这两者曾合作进行了车载毫米波雷达测试，并合作研发ADAS HIL检测系统、V2X大空间同步信道测试、公里级高精度同步信道测试等。

  本次罗德与施瓦茨发布的4D汽车雷达目标模拟器系统，已经能够适用于汽车雷达传感器测试的所有阶段。该设备能够产生最多八个不同角度的雷达回波（配合多个天线整列可以生成更多目标回波），从而模拟大量独立的目标，并可动态改变它们的距离、大小(雷达截面积)和径向速度。同时，高达5GHz的瞬时带宽能将目标距离控制在数米至数百米，满足实验室环境下的测试需求。

  车载雷达测试技术攻克了重重难关之后，正逐步迈入无人驾驶汽车配套设施的行列，释放出这个行业兴盛的信号。罗德与施瓦茨方面表示，其客户已有上汽、吉利、宝马、奥迪等整车厂，以及博世、大陆等零部件供应商。

  在对雷达自身质量来测试之外，雷达测试设备还能模拟道路场景，进而达到在实验室做道路测试的目的。由此，“经济性”、“低成本”也成为了雷达测试在自动驾驶领域的关键词。通过雷达检测系统，对汽车雷达来测试的过程将不再只依赖耗时耗力高成本的实地测试。

  “未来（无人驾驶汽车）测试方向一定是以虚拟测试为主，经过虚拟测试发现99%的问题，剩下的1%的问题只有在真实场景下才能暴露。”去年11月，河北工程大学机械与装备工程学院教授孙扬曾对媒体如此说道。

  在模拟现实的测试方式下，无人驾驶技术研发的成本有望得到降低。“单车智能如果即使能实现的话，成本上可能也是很难受的。”罗德与施瓦茨（中国）业务发展经理郭进龙在接受包括飞灵汽车在内的记者正常采访时表示，汽车行业需要在技术可靠性和成本之间达到平衡，车路协同将是非常经济、实在的技术。

  为汽车雷达提供测试服务的企业其实并不少。早在2019年，市场上就有雷达目标模拟器推出。但老牌无线电企业罗德与施瓦茨推出的新型4D汽车雷达目标模拟器，是其首次针对无人驾驶测试推出的目标模拟器。同时，这也是目前国内市场中，已知的首款针对“4D汽车雷达”打造的测试仪器。（飞灵汽车原创转载需注明出处）

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