4D成像雷达或将掀起汽车感知革命！

日前，蔚来宣布采用恩智浦4D成像雷达解决方案，特斯拉更早些时候，传出将使用Arbe的4D成像雷达。

4D成像雷达热度一再攀升！据车东西统计，2023年以来国内至少已有6家4D成像雷达企业拿到融资，总额达数十亿元。新的百亿赛道正在诞生！

4D成像雷达性能表现大幅跃迁，成本仅为激光雷达五分之一，这成为热度提升的主要原因。

深究4D成像雷达的技术类型，车东西发现，数字编码调制（DCM），这一手机广泛使用的通讯技术，正走向民用车，传统毫米波雷达正从模拟信号时代走向数字编码时代。

那么4D成像雷达为何能达到这样的效果，背后的原理路线有哪些，是否真的可以替代激光雷达呢？车东西在采访业内知名企业、调查市场状况、研究技术原理后找到了答案。

一、4D成像雷达热度飙升 掀起新一轮融资潮

近日，荷兰计算机芯片制造商恩智浦半导体宣布，蔚来将采用其4D成像雷达解决方案。在今年早些时候，特斯拉HW4.0电脑板被曝光，结合此前特斯拉向FCC递交的4D毫米波雷达文件，新增的以太网接口或将接入4D毫米波雷达。

一时间4D成像雷达热度大增，多个机构也表示十分看好4D成像雷达在中国市场的发展，并对此做出积极的未来预期。

其中，高工智能汽车研究院预计，2023年中国乘用车市场前装4D成像雷达将突破百万颗，到2025年4D成像雷达占全部前向毫米波雷达的比重有望超过40%。

根据亿欧智库测算，2025年中国车载4D成像雷达市场规模将达到3-4亿美元（约合人民币21-28亿元）。

中金公司也给出了雷达市场预期增长率，从2022年至2025年，国内4D成像雷达市场的年均复合增长率分别为34%、64%和88%。

国内如此庞大且快速增长的市场，也带动了相关雷达企业的快速发展。前段时间，4D成像雷达企业赛恩领动完成数亿元A轮融资，由小米和蔚来领投。据车东西不完全统计，2023年以来国内至少已有6家4D毫米波雷达企业拿到融资，总额达数十亿元。

2023年中国毫米波雷达企业融资情况

此外，国外企业也十分看好国内的市场潜力，对中国市场十分重视。今年上海车展便有许多国外4D成像雷达相关企业前来参展。

美国数字雷达芯片企业Uhnder联合创始人兼CEO Manju Hegde在上海车展期间接受记者采访时表示：“中国市场发展得非常快，对4D数字成像雷达的热度也非常高。上海车展是一个非常重要的契机，借此机会我们会去接洽和拜访很多重要客户，助力客户尽快实现规模量产。后续我们会经常过来参与活动，并与客户、合作伙伴、以及行业专家开展沟通交流。”

二、4D成像雷达性能跃迁 推动汽车感知变革

多传感器融合是当下智能汽车采用的主要路线，而激光雷达的成本迟迟难以有效降低，于是摄像头和毫米波雷达便成为传感器融合感知的主要参与者。而4D成像雷达作为毫米波雷达的一种，性能大幅跃升，成本表现依旧出色，这使得4D成像雷达近来热度不断提升。

传统的3D毫米波雷达对目标的检测信息为雷达与目标的距离、相对径向速度、水平角度的数据。面临着无高度测试能力、角分辨率低、静态物感知度低等问题。当遇见静止车辆时，目标信息容易和地杂波等掺杂在一起，识别难度较大。

而4D毫米波雷达在3D毫米波雷达水平方向天线的基础上，增加布置垂直方向上的收发天线，从而增加对目标高度的估计。相比于3D毫米波雷达具有天线数量多且密度高、输出的点云图像密度更高等特点。在距离分辨率、距离精度、角度分辨率、角度精度、速度分辨率和速度精度等方面都有所提升。

4D毫米波雷达探测距离

目前，4D成像雷达根据辐射电磁波方式的不同，分为调频连续波（FMCW）和调相连续波（PMCW）两种技术路线，这两种路线分别基于不同的调制方法来实现。

在雷达中信道不能直接传输由信源产生的原始信号，信源产生的信号需要变换成合适的信号，才能在信道中进行传输。将信源产生的信号变换成适合于信道传输的信号的过程就称为调制。

用模拟信号控制载波参量的变化，这种调制方式称为模拟调制，目前使用最为广泛；用数据信号控制载波信号的参量变化，这种调制方式称为数字调制，数字调制正成为的新的趋势。从此角度上也可以将雷达分为模拟雷达和数字雷达。

目前在4D成像雷达领域以基于模拟调制的调频连续波（FMCW）方案为主，主要代表是以色列公司Arbe，该方案雷达信号处理主要是在模拟电路中完成的。

毫米波雷达工作体制（图源网络）

而基于数字编码调制（DCM）技术的调相连续波方案随着技术成本的降低逐渐应用于4D成像雷达领域。该方案通过多天线同时发射正交相位编码信号的方式来探测目标的距离和速度。

采用DCM技术的雷达芯片主要以数字的方式处理雷达信号，且允许在雷达上使用算法进行更先进的数字处理。其代表雷达芯片企业是美国的Uhnder。例如，Uhnder称其4D数字雷达芯片S80完全由软件定义，内置处理器，可在芯片上运行算法，还可以使用先进的深度学习神经网络和 AI（人工智能）进行优化。

同时，基于数字编码调制（DCM）技术的调相连续波方案不仅可以探测更远距离，而且相对于传统的模拟调频连续波（FMCW）雷达，在有效探测目标的同时可以有效的抗除雷达与雷达之间的相互干扰。

以基于Uhnder 4D 数字雷达芯片S80的产品为例，Uhnder首席执行官兼联合创始人Manju Hegde表示：“与现有模拟雷达相比，数字雷达的分辨率提升了 16 倍，目标反射功率提升了 24 倍，对比度提升了 30 倍。”

Uhnder 4D 数字雷达芯片S80

而在成本方面，4D成像雷达相比激光雷达也展现出较大的优势，而相对于传统的3D毫米波雷达，Manju Hegde也表示：“相比模拟雷达，数字雷达可以带来数十倍的性能提升。但是模拟雷达如果要达到相同的性能，无论用什么样的方式，价格肯定会非常的高。而通过使用 Uhnder 数字雷达解决方案，制造商可以在相同的价格范围内实现更大的性能提升。”

也就是说当下4D成像雷达的成本相对于传统的3D毫米波雷达性能大幅跃迁，而成本小幅提升。在部分性能表现上甚至可以超越激光雷达，成本却远低于激光雷达。

三、Uhnder CEO：4D成像雷达可部分替代激光雷达

4D成像雷达相对于激光雷达不易受雨雪雾霾的天气的影响，可靠性和耐久性会更好些。同时，4D成像雷达作为3D毫米波雷达的升级版，成本仅为激光雷达的五分之一。

4D成像雷达在性能表现上大幅超越传统的3D毫米波雷达，虽与激光雷达还有差距，但其相对激光雷达低廉的成本令其十分具有诱惑力。

按照以色列公司Arbe的说法，预计4D成像雷达的价格在100-150美元（约合人民币700~1000元）之间。成本仅为激光雷达的五分之一。

车载感知硬件关键参数对比

在此背景下，一时间，有关4D成像雷达和激光雷达关系的讨论越来越多。4D成像雷达真的可以替代激光雷达吗？

对此Uhnder联合创始人兼CEO Manju Hegde认为，长期来看4D成像雷达和激光雷达是互补的关系，正如Manju Hegde在接受车东西采访时表示：“对于L2或L2+这个级别的车型来说，数字雷达和摄像头其实已经足够了。在西方国家，比如美国和欧洲，就是这样的一个配置。但是对于像L3甚至是L4这样更高级别的自动驾驶，在数字雷达和摄像头的基础上，还是需要激光雷达。”

Uhnder联合创始人兼CEO Manju Hegde

这与车东西的观点不谋而合，智能汽车的辅助驾驶会在今后较长时间内处于L2+阶段，成本会成为厂商着重考虑的一个因素。4D数字成像雷达会越来越多地被选择。

Manju Hegde也表示：“在电动汽车领域，在注重成本效益或者性价比的情况下,我们相信会有越来越多的车型还是会选择4D雷达。因为它的价格相对更有竞争力，同时在性能上也有很好的表现。”

结语：一个新的百亿赛道正在诞生

到目前已有特斯拉、上汽、比亚迪、理想、吉利、红旗、长安等多个品牌已经定点或量产搭载4D成像毫米波雷达，搭载 Uhnder 的片上雷达芯片的麦格纳ICON数字雷达，也已在汽车上部署。

据中金公司数据显示，未来5年中国4D成像雷达市场规模将迎来加速增长时期，同时中金公司预测今年中国4D成像雷达市场规模增速将超过50%，一个新的百亿赛道正在诞生。