特斯拉CEO埃隆·马斯克最近不太顺，先是2月中旬，美国国家公路交通安全管理局（NHTSA）调查其过去9个月中收到的多达354件的关于“幽灵刹车”问题的投诉——Model 3、Model Y等车型自动驾驶功能常会在正常行驶中因检测到并不存在的“阴影”等突然刹车而急剧减速，造成严重安全隐患；时至6月，此类投诉不减反增，已上升至758件，涉及车辆多达41.6万辆。

　　6月初，特斯拉开启新一轮10%裁员，因为马斯克表示感觉经济状况不佳。的确，特斯拉本身的“经济状况”也并不好，与去年6月相比，特斯拉（TSLA）股票价格已经是“哪儿来回哪”，从去年11月的近1300美元跌至不到640美元，已经腰斩。

　　插曲而已，回到今天要聊的和自动驾驶密切相关的话题：汽车雷达。

　　虽然2021年被视为4D成像毫米波雷达量产元年的开启，但真正的量产车到现在还没有等到。

　　Yole集团旗下Yole Intelligence刚发布的《2022年汽车雷达报告》指出，雷达市场正在4D成像和频率提升层面谋求发展，不同功能的雷达IC也在出现多种技术转换。成像雷达将推动下一波增长，到2027年将达到43亿美元，相当于雷达总市场的30%。

　　不过，从自动驾驶进程看，技术层面的安全挑战仍有待解决，需要一种既能解决安全问题，又容易制造和加快商业化，且成本可控的解决方案。

　　特斯拉欲廉价“平替”激光雷达

　　还是在6月，马斯克表示，特斯拉自动驾驶软件FSD BETA新版本将在两周内推出，联想到近期特斯拉提交的一份技术审核文件显示，特斯拉4D成像毫米波雷达已经正式应用于量产。另据6月份特斯拉向FCC注册了新的高分辨率雷达装置，据说可以构成未发布的HW 4.0（下一代FSD）的一部分。

　　爆料者指出，新雷达单元的频率范围与特斯拉之前使用的博世和大陆单元相似，可用于成像，类似于激光雷达光束映射其周围环境的方式。其产品型号为1541584，被称为EUT，它是一种非脉冲汽车雷达，工作频率在76-77GHz，同时支持3种传感模式。

　　去年6月，马斯克将雷达装置从特斯拉传感器系统中剔除。他也曾表示，如果有超越摄像头表现的雷达，特斯拉可以考虑采纳这个方案。目前看来，特斯拉似乎找到了理想中的雷达装置。在此之前，也有媒体爆料过特斯拉打算加一个新的“4D”成像雷达，感知范围是之前雷达的两倍。

　　事实上，特斯拉剔除普通毫米波雷达，只是去掉了对摄像头起辅助作用的设备，不足为怪。今天，4D成像使毫米波雷达性能大幅提升，毫米波雷自然也可以回来。话说回来，4D成像也不是特斯拉发明的，现在已经到了商用的阶段。

　　4D成像雷达是在传统毫米波雷达基础上增加对目标高度维度数据的探测和解析，即在X轴、Y轴数据上增加了Z轴数据，从而实现距离、速度、角度加高度的四个维度信息感知。

　　伴随性能的不断提升，当前的雷达采用处理器加RF+CMOS单芯片实现成本驱动的硬件集成。未来4D将以性能驱动，级联CMOS成为主流，利用高级雷达算法（+ML/AI），进一步向成像雷达发展。

　　雷达架构要求的硅进化

　　Yole SystemPlus的《汽车雷达比较报告》在分析了大陆、博世、电装等公司的主要雷达系统及其芯片组的技术和成本后指出：未来几年，自动驾驶将成为现实。为了实现这一创新，视觉技术的数量不断增加，为驾驶员和乘客提供功能和安全，其中雷达是最完善、最好、最安全的系统。

　　从2000年推出短程雷达（SRR）系统用于盲点或车道交叉检测到现在，多家OEM提供了L3自动化功能，驾驶员可以随时待命，在一段时间内不插手。这些车辆集成了大约5个雷达系统，包括SRR和远程雷达（LRR），支持AEB（AEB）和自适应巡航控制。

　　2020年年中，汽车毫米波雷达市场占有率排名第一的德国大陆集团推出全球第一个4D成像毫米波雷达ARS540，当时报道宝马纯电动旗舰SUV iX或成为首款量产车型，不过目前还没有更新信息；随后华为也发布了4D成像雷达。事实上，全新一代奔驰S级的DRIVE PILOT系统已搭载Veoneer的双目立体视觉和ARS540成像雷达。

　　系统和芯片竞争格局

　　与其他传感器相比，汽车雷达吸引了投资界更多的兴趣，使其成为一个充满活力的市场，新老玩家云集其中。

　　尽管雷达市场多年前早已成熟，但Yole分析师还是观察到许多新入局的企业正在找准定位并在设计方案上获得成功，无论是麦格纳、现代摩比斯、威孚高科等系统公司，还是Arbe、Uhnder和Vayyar等硅芯片公司。

　　一些大型科技公司也在投资雷达开发，华为、高通、英特尔等领先企业也都在深耕这一领域，未来还会有更多企业加入。为了开拓新的收益来源，实现差异化的OEM亟盼与这些大公司进行直接对话，这给领先的Tier 1和半导体公司带来了巨大压力，需要缩短以往的创新周期。因此，这些领先企业正在通过合并或垂直整合的转型方式来寻求协作。

　　过去几年，在系统层面，汽车雷达市场由六大Tier 1主导：大陆集团、博世、海拉（Hella）、电装、安波福（Aptiv）和维宁尔（Veoneer），另外还有ZF/TRW（采埃孚）、现代摩比斯和SteelMate都有4D成像雷达布局。

　　在硅层面，恩智浦和英飞凌占据大部分市场，新进者Arbe、Uhnder、Vayyar也在获得设计导入。通过拆解各种雷达系统，提取主要射频芯片组和电路板进行物理分析，Yole SystemPlus认为，24GHz主要是意法半导体，恩智浦和英飞凌在77GHz频率已领先多年，德州仪器正在迎头赶上。

　　商用4D成像雷达时代

　　自动化并不像想象的那样先进

　　NHTSA 2020年的一项研究发现，美国72%的行人死亡发生在夜间。公路安全保险协会（IIHS）在今年发布的一份报告中指出，AEB“可以检测行人，可以防止行人撞车，但只能在白天或光线充足的道路上。”

　　同样，自2018年以来一直在评估主动驾驶辅助（ADA）系统的美国汽车协会（AAA）上月发布报告警告消费者：当前可用的ADA系统无法在没有持续驾驶员监督的情况下持续运行车辆；驾驶员必须始终保持态势感知。

　　给消费者的信息很清楚：ADA并不像想象的那样先进或自动化。

　　这意味着什么？在消费市场上没有机器车（robocar）的情况下，OEM将AEB等主动驾驶辅助系统视为以安全名义提高标价的下一个最佳选择。

　　不幸的是，这些自动化功能并不是在所有条件下都能完美地工作。更糟糕的是，现在监管者和汽车评级机构只在倾向于OEM的条件下测试这些功能，而不是在消费者每天驾驶的情况下进行测试。

　　新车评估计划（NCAP）就是一个很好的例子。2015年在德州奥斯汀成立的雷达初创公司Uhnder首席执行官兼联合创始人Manju Hegde最近接受《Ojo & Yoshida报告》采访时表示，美国和欧洲NCAP项目迄今都在回避夜间使用AEB测试车辆，尽管“统计数据显示夜间死亡人数增加了90%”。他说：“作为一名雷达人，我特别恼火，因为雷达在晚上真的很好。”

　　颠覆者呼之欲出

　　众所周知，AEB尤其会在夜间撞到行人和骑自行车的人。但并非所有高级驾驶辅助系统（ADAS）都是一样的。Uhnder认为，新型雷达就是答案：它可以在黑暗中看到人们。

　　什么是数字雷达？它又有什么好处呢？其无干扰发射机可以为具有高对比度分辨率（HCR）的目标提供更大的功率，使得数字雷达能够更好地区分相邻物体。

　　在提交给NHTSA的RFC文件中Uhnder写道：“Uhnder利用通信和军事行业的类似成熟技术，将汽车雷达引入数字领域，增强了传统汽车模拟雷达的优势，并解决了模拟雷达的一些缺点。”

　　Uhnder将DCM应用于空中信号。S80中完全集成的77GHz 4D成像雷达芯片采用数字编码调制。“我们的代码与高通公司在CDMA中使用的代码相同，”他说。这是包括军方在内的许多人都熟悉的扩频通信系统。

　　典型应用框图

　　这种DCM方法明显不同于汽车雷达常见的模拟调频连续波结构。根据Uhnder的白皮书，DCM仅限于军事应用，因为它对于大批量的汽车应用成本太高。不过，Uhnder声称，CMOS技术和信号处理的进步使“一种经济高效的DCM雷达系统成为可能，能够满足汽车不断增长的性能需求”。

　　归纳一下DCM的优点：

　　综上，DCM雷达将FMCW/FCM的简单模拟处理与更先进的数字处理进行了权衡，可以比FMCW/FCM（几十MHz速率）更高的速率（GHz范围内）实现模数转换。而这一直是以经济高效方式将DCM技术引入汽车应用的主要障碍之一。

　　硬件方面，数字和模拟电路联合设计可以实现比汽车半导体行业典型的单独模拟和数字设计更好的性能。这种集成、灵活的芯片设计允许软件修改雷达性能，以满足客户和应用要求，而不是设计定制芯片的漫长而昂贵的方法。

　　2022年2月，北汽集团副总经理陈江曾表示，其车型有望搭载Arbe量产后的4D成像毫米波雷达产品，而上汽也早在去年就宣布已在其R汽车搭载。AutoX也曾表示，未来五年将在其L4级车队中搭载40万个基于Arbe开发平台的超高分辨率4D成像毫米波雷达系统。

　　另一家是以色列公司Vayyar，2022年6月获得1.08亿美元E轮融资，用以加速射频成像方案的商业化进程。