资管网 2023-03-08 15:24:38 浏览量 : 11480
摘要:在军事上相控阵雷达早已有应用,但传统相控阵雷达体积庞大,难以直接用于汽车,因此需要开发全新的材料,将雷达小型化。
一周之前,特斯拉将在新车型上安装4D毫米波雷达的消息不胫而走。
知名白客Green在推特上直接放出了特斯拉向监管机构申请的文档结构,让“特斯拉即将重归毫米波雷达怀抱”的信息真实性更加一筹。
要知道,特斯拉在2021年才把车型上的毫米波雷达拿掉。
而一个星期内,与特斯拉有合作绯闻的4D毫米波雷达企业Arbe股价飞升,国内一批公司,也从苦逼的传统汽车零部件供应商,化身4D毫米波雷达概念股。比如晋拓股份,股价一周飙涨50%——尽管毫米波雷达业务在其营收中占比还不足1%。
那么问题来了:
1. 离特斯拉抛掉毫米波雷达还不到两年,怎么又把它给装回去了?
2. 资本热捧4D毫米波雷达,仅仅是因为特斯拉带队吗?
3. 同样是雷达,升级过后的4D毫米波雷达会对激光雷达构成威胁吗?
时间回到2021年,当年5月,特斯拉宣布移除北美出产车型上所有的毫米波雷达。
在智能驾驶的技术框架里,毫米波雷达是一种相对成熟的传感器,可以稳定地测速、测距,并在全天候环境下工作。
而在成本狂魔马斯克治下,特斯拉多年来一直使用来自大陆的毫米波雷达ARS 410,这款入门级产品以极高的性价比,帮助特斯拉实现了基本的辅助驾驶能力。
但随着智能驾驶对汽车感知能力的要求越来越高,这颗低端毫米波雷达的短板愈发明显:分辨率太低,对物体看不清;没有测高能力,无法对环境形成立体的感知。
这导致的直接结果是,感知能力日新月异的摄像头和原地踏步的毫米波雷达不时相互打架,带来幽灵刹车等问题。
按马斯克的话说,毫米波雷达在智能驾驶的数据流里已经成了一个污染源——让一个弱视来当领航员,当然不太明智。
因此,依托算法优势让高分辨率的摄像头拥有了立体感知能力后,特斯拉果断砍掉了车型上的毫米波雷达。在那之后,马斯克也在推特上留下了一句伏笔:只有高分辨率的雷达才行。
其实在马斯克之前,车载毫米波雷达行业已经意识到,传统毫米波雷达难以在未来的高阶智能驾驶系统中立足。
因此,无论是大陆、采埃孚等传统豪强,还是国内外创业公司,都踏上了赛场:为毫米波雷达添加测高能力,大幅提升分辨率,让其能够成像。对这一类产品,行业称之4D毫米波雷达或者4D成像雷达。
而4D毫米波雷达的比赛,首先是一场“通道军备竞赛”。
靠接收电磁波工作的传感器遵循一些共通的规律,摄像头是“底大一级压死人”,激光雷达是“线数越高越清晰”,毫米波雷达则是:分辨率与信号(收发)通道数量成正比。为了成倍扩充通道以获得成像能力,行业中已经至少分化出了三种技术派别:
力大砖飞派:多芯片级联
传统毫米波雷达通常仅使用一枚MMIC(单片微波集成电路,与天线组成信号收发单元)芯片,收发能力有限。
而多芯片级联方案的思路非常直观——能力不够,数量来凑,通过堆叠多块MMIC芯片,实现通道数量的乘数叠加:
在MIMO技术体制下,单枚MMIC芯片通常拥有12条通道(3发4收)。双芯片级联可以扩充至48通道(6发8收),四芯级联则可进一步扩充至192通道(12发16收)。
由于工艺/元器件相对成熟,技术开发难度较小,这一方案最为主流,车载毫米波雷达大厂和众多国内公司普遍采用。
比如行业首枚4D毫米波雷达大陆ARS 540,采埃孚搭载于飞凡R7上的PREMIUM,均是4芯片级联方案,拥有192个通道。
不过,这条简单的思路并不能无限延续。多芯级联方案在成倍扩充通道的同时,也会成倍地提升雷达的体积、功耗、成本。这为另一个派别的出现提供了契机。
万剑归宗派:高度集成单芯片
与多芯片级联的堆叠思路完全相反,高度集成的单芯片选择将收发单元以及其他分立元器件微缩化,塞进一枚芯片中。
这一路线的拥趸,包括与特斯拉传出绯闻的Arbe,以及背靠英特尔的Mobileye,两者均在高度集成芯片方案上,推出了总通道数量高达2304个的4D毫米波雷达产品。
因为对器件小型化,这一路线在寸土寸金的晶圆上集成大量通道,不仅能够节省体积与功耗,还有极大降本空间。但问题在于,这一方案会面临更严苛的电磁波信号串扰问题,并且要启用并不成熟的晶圆工艺。
一位毫米波雷达行业人士向我们分析,特斯拉曾经与Arbe洽谈雷达技术合作,但最终选择自研,最主要的影响因素应该是技术方案成熟度问题。
力出一孔派:车载相控阵雷达
相比于前两个派别,车载相控阵雷达的方案则更加大胆。相控阵的原理是通过特制的天线改变电磁波相位,将分散的能量集中成束,达到扫描的效果,从而显著提高雷达分辨率。理论上,相控阵毫米波雷达拥有极高的性能上限。
在军事上相控阵雷达早已有应用,但传统相控阵雷达体积庞大,难以直接用于汽车,因此需要开发全新的材料,将雷达小型化。
因此,行业又将这一路线称为超材料,扛旗企业主要是国外初创MetaWave、Echodyne等。