技術(shù)前沿：4D毫米波雷達(dá)有何不凡之處

毫米波雷達(dá)是使用天線發(fā)射毫米波(波長(zhǎng)1-10mm)，通過(guò)處理回波測(cè)得汽車與探測(cè)目標(biāo)的相對(duì)距離、速度、角度及運(yùn)動(dòng)方向等信息的傳感器。其全天候全天時(shí)、精確度較高、體積小、性價(jià)比高，在環(huán)境監(jiān)測(cè)傳感器中毫米波雷達(dá)是除車載攝像頭外另一主流方案。

在應(yīng)用場(chǎng)景變得更嚴(yán)苛之后，毫米波雷達(dá)正朝著能更準(zhǔn)確描述車輛前后方場(chǎng)景的4D毫米波雷達(dá)前進(jìn)。

4D指的是在原有的距離、方位、速度三個(gè)維度基礎(chǔ)上增加了高度信息。相比傳統(tǒng)毫米波雷達(dá)僅能判斷出前方有障礙物，4D毫米波雷達(dá)增加了縱向天線及處理器，可以接收更多信息返回點(diǎn)，并像激光雷達(dá)一樣呈點(diǎn)云圖，能呈現(xiàn)出更多細(xì)節(jié)信息，探測(cè)出障礙物的形狀，彌補(bǔ)了傳統(tǒng)雷達(dá)難以識(shí)別靜態(tài)障礙物的短板。

相比攝像頭而言，4D毫米波雷達(dá)有更多的天線數(shù)，更高的角度分辨率、速度分辨率和距離分辨率，可以在沒(méi)有激光雷達(dá)參與的情況下更有效地解析目標(biāo)的輪廓、類別、行為。

特斯拉增配4D毫米波雷達(dá)，能夠增加獲取障礙物距離信息，以彌補(bǔ)攝像頭缺陷。值得注意的是，4D毫米波雷達(dá)的點(diǎn)云數(shù)量大幅增加，其算法比傳統(tǒng)毫米波雷達(dá)更為復(fù)雜，目前大部分車企并不具備這種算法能力。有毫米波雷達(dá)廠商項(xiàng)目經(jīng)理曾表示：“在2022年~2023年量產(chǎn)的項(xiàng)目，用的基本都是毫米波雷達(dá)做完數(shù)據(jù)處理之后的結(jié)果，大部分車廠還沒(méi)有能力將毫米波雷達(dá)的點(diǎn)云真正用起來(lái)?！?/p>

此外業(yè)內(nèi)有觀點(diǎn)認(rèn)為，對(duì)于特斯拉的傳感器配置和其他車廠要分開(kāi)來(lái)看，特斯拉核心依賴視覺(jué)感知+算法，由于視覺(jué)方案對(duì)于一些corner case問(wèn)題無(wú)法解決，因此需要增加一顆可以測(cè)距的4D毫米波雷達(dá)；對(duì)于其他車企而言，本身自動(dòng)駕駛的基礎(chǔ)就是視覺(jué)算法+強(qiáng)感知，比較依賴于激光雷達(dá)的高精建模能力，再新增配置一顆4D毫米波雷達(dá)并無(wú)必要性。

目前，4D毫米波雷達(dá)市場(chǎng)的主要玩家包括大陸、采埃孚、博世、安波福等傳統(tǒng)Tier1廠商，Waymo、Mobileye、華為等自動(dòng)駕駛方案公司，傲酷、Arbe、幾何伙伴、楚航科技、森思泰克等初創(chuàng)公司。

4D毫米波雷達(dá)與激光雷達(dá)相比，受制于激光的物理特性，激光雷達(dá)在雨雪、沙塵等極端天氣環(huán)境下，工作可靠性會(huì)受到影響。4D毫米波雷達(dá)能全天候全天時(shí)工作，在暴雨、大雪、漆黑及空氣污染等惡劣環(huán)境條件下也能提供高可靠性的探測(cè)。此外，4D雷達(dá)能夠“看穿”墻壁、緊閉的門和其他固體物體，這是激光雷達(dá)所不具備的能力。

特斯拉 HW4.0 硬件曝光

具體體現(xiàn)在：1）FSD芯片性能小幅提升；2）顯存從LPDDR4大幅升級(jí)為GDDR6；3）攝像頭接口數(shù)量提升33%，同時(shí)攝像頭分辨率提高；4）新增以太網(wǎng)接口，為4D激光雷達(dá)上車準(zhǔn)備。

計(jì)算芯片方面：FSD 芯片性能提升，HW4.0 的2 顆 FSD芯片仍然沿用了上一代FSD 的ARM Cortex-A72 CPU內(nèi)核，但數(shù)量從3.0的12個(gè)提升到4.0的20個(gè)，最大頻率2.35GHz，默認(rèn)頻率1.37Ghz，TRIP內(nèi)核數(shù)量從2個(gè)增加到3個(gè)，工作頻率提高到2.2GHz.CPU和GPU保持不變，CPU依舊采用AMD Ryzen Zen+ V180F嵌入式處理器，GPU采用基于AMD Radeon Navi 23 打造的 RDNA2。工藝制程極有可能采用 7nm 先進(jìn)制程，整體提升了算力并降低功耗。

存儲(chǔ)芯片方面，顯存規(guī)格和容量跨越式升級(jí)。以往因算力需求不高以及GDDR功耗過(guò)高等因素，導(dǎo)致車廠普遍使用LPDDR系列芯片，特斯拉開(kāi)創(chuàng)了在車載領(lǐng)域使用GDDR的先河。GDDR6最高運(yùn)行頻率可達(dá)1750MHz，最高傳輸速率約是12800MT/s，是HW3.0中所使用的LPDDR4的三倍。根據(jù)目前曝光的HW4.0拆解圖，HW4.0共使用16顆GDDR6芯片，總計(jì)容量為32GB，預(yù)估價(jià)值量約200-250美元。而HW3.0則是使用8顆LPDDR4芯片，總計(jì)容量為16GB，價(jià)值量約201美元，成長(zhǎng)約十倍。

傳感器方面：HW4.0的智能駕駛模塊上有12個(gè)攝像頭接口（1個(gè)預(yù)留），相較HW3.0的9個(gè)攝像頭接口數(shù)量提升33%.據(jù)業(yè)內(nèi)人士推測(cè)，4.0 硬件或在 3.0 基礎(chǔ)上將前擋風(fēng)玻璃的三目攝像頭變成雙目攝像頭，但前視攝像頭由 120 萬(wàn)像素提升至500萬(wàn)像素，同時(shí)新增2個(gè)側(cè)攝像頭和1個(gè)前攝像頭，意味著HW4.0逐漸轉(zhuǎn)向TeslaVision純視覺(jué)路線，360度環(huán)視也有望實(shí)現(xiàn)。

接口方面：HW4.0 將以太網(wǎng)接口從 1 個(gè)升級(jí)到 2 個(gè)。新增加的以太網(wǎng)接口正是為定制的高分辨率毫米波雷達(dá)服務(wù)，代號(hào)Phoenix（或是4D毫米波雷達(dá)），傳統(tǒng)毫米波雷達(dá)用CAN或CAN-FD連接，4D毫米波雷達(dá)信息量大，需要使用10OMbps以太網(wǎng)。

國(guó)內(nèi)市場(chǎng)方面，4D毫米波雷達(dá)已搭載于飛凡R7、深藍(lán)SL03等量產(chǎn)車型，產(chǎn)品有望加速滲透。目前，威孚高科、經(jīng)緯恒潤(rùn)正與4D毫米波雷達(dá)芯片供應(yīng)商Arbe緊密合作，進(jìn)行產(chǎn)品研發(fā)，華域汽車的4D毫米波雷達(dá)已實(shí)現(xiàn)小批量供貨，保隆科技的相關(guān)產(chǎn)品也已處于研發(fā)測(cè)試階段。

從毫米波雷達(dá)到4D毫米波雷達(dá)

4D毫米波雷達(dá)的誕生還要從古老的多普勒效應(yīng)說(shuō)起。

1842年，奧地利物理學(xué)家多普勒發(fā)現(xiàn)了多普勒效應(yīng)。所謂多普勒效應(yīng)，是指波源和觀察者有相對(duì)運(yùn)動(dòng)時(shí)，觀察者接收到的頻率和波源發(fā)出的頻率并不相同，兩者之間的差值叫做多普勒頻率。

多普勒效用公式表達(dá)如下。式中，fr為觀察者觀測(cè)到的頻率，f0為波源發(fā)出的頻率，v為波的傳播速度，vr為觀察者的速度，vs為波源的速度。當(dāng)觀察者或波源有向?qū)Ψ娇拷倪\(yùn)動(dòng)時(shí)，對(duì)應(yīng)分子分母取減號(hào)，反之取加號(hào)。

如果我們?cè)诓ㄔ吹奈恢梅胖靡粋€(gè)探測(cè)器接收反射回來(lái)的波，通過(guò)檢測(cè)多普勒頻率，就可以測(cè)得觀察者相對(duì)于光源的移動(dòng)速度。再根據(jù)波發(fā)出和接收的時(shí)間差，基于TOF原理，便可以計(jì)算出觀察者相對(duì)于光源的距離。

多普勒效應(yīng)，奠定了毫米波雷達(dá)這誕生的理論基礎(chǔ)。

發(fā)展簡(jiǎn)史

毫米波雷達(dá)的雛形出現(xiàn)在20世紀(jì)四十年代的第二次世界大戰(zhàn)中，英國(guó)通過(guò)部署對(duì)空雷達(dá)站，有效抵御了德國(guó)空軍的一系列空襲行動(dòng)。二戰(zhàn)中的一戰(zhàn)成名，也讓其在二戰(zhàn)后迅速推廣普及到各個(gè)領(lǐng)域。

毫米波雷達(dá)在汽車領(lǐng)域的應(yīng)用可以追溯到1973年，德國(guó)AEG-Telefunken和BOSCH公司開(kāi)始合作投資研究汽車防撞雷達(dá)技術(shù)，但由于技術(shù)和成本原因，一直未能大規(guī)模商業(yè)化落地。

20世紀(jì)80年代，歐洲在“歐洲高效安全交通系統(tǒng)計(jì)劃”指導(dǎo)下重新開(kāi)啟了車載毫米波雷達(dá)的研制。并在技術(shù)和成本均實(shí)現(xiàn)突破后，迎來(lái)了汽車防撞雷達(dá)的廣泛應(yīng)用。

里程碑事件是在1999年，奔馳在S級(jí)車上使用77GHz毫米波雷達(dá)實(shí)現(xiàn)了基本的自適應(yīng)巡航功能，開(kāi)啟了輔助駕駛時(shí)代，也迎來(lái)毫米波雷達(dá)在汽車領(lǐng)域的蓬勃發(fā)展。

毫米波雷達(dá)剛剛出道的時(shí)候，受制于芯片工藝等原因，一個(gè)雷達(dá)中需要配備七八顆射頻芯片才能保證基本的分辨率。這導(dǎo)致當(dāng)時(shí)的毫米波雷達(dá)體積巨大，成本巨高，只在高端車型偶有應(yīng)用。機(jī)械式激光雷達(dá)誕生的初期，各方面都像極了這位前輩。

進(jìn)入到千禧年之后，伴隨著鍺硅半導(dǎo)體工藝的發(fā)展，毫米波雷達(dá)集成度大幅提高，成本大幅下探，在高端車型上的應(yīng)用也迎來(lái)了一次小爆發(fā)。這又像極了混合固態(tài)激光雷達(dá)當(dāng)前的局面。

2017年，TI推出了基于CMOS工藝的毫米波雷達(dá)芯片，一口氣將射頻芯片、數(shù)字處理芯片和微控制器三個(gè)模塊集成到一個(gè)SOC上，既顯著降低毫米波雷達(dá)的成本，又大幅拉低了毫米波雷達(dá)的開(kāi)發(fā)難度。這又有點(diǎn)像我們期待的固態(tài)激光雷達(dá)的樣子。

更驚為天人的是，TI隨后將天線也集成在芯片里，推出了集成度更高的天線片上集成（AoP）芯片，直接將毫米波雷達(dá)價(jià)格拉到了百元級(jí)別，并提供了毫米波雷達(dá)開(kāi)發(fā)傻瓜式工具鏈，國(guó)內(nèi)由此掀起了轟轟烈烈的毫米波雷達(dá)創(chuàng)業(yè)及國(guó)產(chǎn)化浪潮。

工作原理

一、使用頻段

毫米波雷達(dá)，從名字也可以猜測(cè)出，這是一種工作在毫米波頻段的雷達(dá)。而毫米波是指波長(zhǎng)在1-10mm，頻率在30-200GHz的電磁波，其傳播速度和光速近似相等。這個(gè)頻段電磁波在探測(cè)能力、穿透能力、抗干擾能力等方面實(shí)現(xiàn)了“中庸之道”，完美契合車載領(lǐng)域。并助力毫米波雷達(dá)在車載傳感器領(lǐng)域贏得了“全天時(shí)、全天候”工作的美譽(yù)。

毫米波雷達(dá)主要使用24GHz，60GHz，77GHz和79GHz四個(gè)頻段。24GHz準(zhǔn)確來(lái)說(shuō)屬于厘米波，由于測(cè)量距離有限（60m左右），分辨率一般，常被設(shè)計(jì)為角雷達(dá)，探測(cè)大視場(chǎng)角范圍的近距離障礙物。60GHz由于受大氣衰減影響特別大，常被設(shè)計(jì)為生命體征檢測(cè)雷達(dá)，對(duì)車內(nèi)生命體征及人員姿勢(shì)進(jìn)行檢測(cè)。77GHz和79GHz由于測(cè)量距離較遠(yuǎn)（200m左右），常被設(shè)計(jì)為主雷達(dá)，作為前向長(zhǎng)距離感知的利器，這兩個(gè)頻段也是未來(lái)車載毫米波雷達(dá)領(lǐng)域的主流頻段。

二、基本組成

毫米波雷達(dá)核心組成部分包括收發(fā)天線（TX&RX），射頻單元（RF）、模數(shù)轉(zhuǎn)換器 (ADC)、數(shù)字信號(hào)處理器 (DSP)、微控制器 (MCU)等。上文提到過(guò)，毫米波雷達(dá)剛誕生那會(huì)，這些器件都是分立的，后來(lái)通過(guò)CMOS工藝將RF、ADC、DSP、MCU等直接整到一顆SOC中（不同廠家SOC集成模塊數(shù)量略有差異）。

今天我們隨便拆開(kāi)一個(gè)普通毫米波雷達(dá)，除了索然無(wú)味的外殼、接插件和固定裝置，尚能引起一點(diǎn)興趣的就是那兩塊PCB板了（有的廠家集成到一塊PCB板上），如下3D爆炸圖所示。

（圖片中爆炸圖來(lái)源：http://www.iotnova.com/hmbld）

電源主板上面密密麻麻豎立著電感、電容、二極管、電源芯片等，主要負(fù)責(zé)系統(tǒng)電源管理。各家一般還會(huì)在上面集成一顆安全控制器，提供與整車通訊及安全相關(guān)功能。

雷達(dá)主板可以說(shuō)是整個(gè)毫米波雷達(dá)的核心，上面包括天線、RF、DSP和控制電路等。

（1）天線。理論和實(shí)踐證明，當(dāng)天線的長(zhǎng)度為電磁波波長(zhǎng)的1/4時(shí)，天線的發(fā)射和接收轉(zhuǎn)換效率最高。而毫米波的波長(zhǎng)只有幾個(gè)毫米，所以天線可以做得很小。通過(guò)使用多根天線來(lái)構(gòu)成陣列天線，還能夠?qū)崿F(xiàn)窄波束的目的，而窄波束意味著更高的方位角分辨率。

目前毫米波雷達(dá)天線的主流方案是微帶陣列，最常見(jiàn)的一種設(shè)計(jì)是在高頻PCB上集成“微帶貼片天線”，并將高頻PCB集成在雷達(dá)主板上。下圖展示了一個(gè)雷達(dá)主板集成天線高頻PCB板的實(shí)物，這是一個(gè)3發(fā)6收陣列天線。此種方案極大降低了毫米波雷達(dá)的成本和體積。

（圖片來(lái)源：https://www.ti.com.cn/）

（2）RF。RF負(fù)責(zé)信號(hào)調(diào)制、發(fā)射、接收以及回波信號(hào)的解調(diào)，是毫米波雷達(dá)的核心射頻部分。目前主流的方案是通過(guò)MMIC(單片微波集成電路)技術(shù)將以上內(nèi)容集成。MMIC是一種用半導(dǎo)體工藝在半導(dǎo)體襯底上制造出無(wú)源和有源元器件的技術(shù)。

在毫米波雷達(dá)領(lǐng)域，基于鍺硅工藝的MMIC集成的功能電路主要包括低噪聲放大器、功率放大器、混頻器、檢波器、調(diào)制器、壓控振蕩器、移相器、開(kāi)關(guān)等部件。發(fā)射器、接收器和DSP均作為獨(dú)立單元，這使得毫米波雷達(dá)設(shè)計(jì)過(guò)程復(fù)雜，整體體積也較為龐大。

隨著COMS工藝的發(fā)展， MMIC一方面變得更小，另一方面也為其與DSP和MCU集成提供了工藝可行性。TI在2016年底，推出基于CMOS工藝的高集成度77GHz毫米波雷達(dá)芯片AWR1642，將前端MMIC、DSP和MCU三個(gè)模塊集成在一個(gè)SOC上。顯著降低毫米波雷達(dá)成本的同時(shí)，還極大拉低了開(kāi)發(fā)難度。

（3）DSP。DSP通過(guò)嵌入不同的信號(hào)處理算法，提取從前端采集得到的中頻信號(hào)，獲得特定類型的目標(biāo)信息。DSP是毫米波雷達(dá)穩(wěn)定性、可靠性的核心。

（4）控制電路。控制電路根據(jù)DSP輸出的目標(biāo)信息，結(jié)合車身動(dòng)態(tài)信息進(jìn)行數(shù)據(jù)融合，最終通過(guò)主處理器進(jìn)行決策處理。

三、工作機(jī)制

根據(jù)輻射電磁波方式不同，毫米波雷達(dá)主要分為脈沖波工作體制和連續(xù)波工作體制兩種類型。

脈沖波技術(shù)是指毫米波雷達(dá)在短時(shí)間內(nèi)發(fā)射具有高峰值功率的短脈沖，基于多普勒頻率和TOF原理實(shí)現(xiàn)物體速度和距離測(cè)量，基于并列接收天線收到同一目標(biāo)反射的脈沖波的相位差實(shí)現(xiàn)角度測(cè)量。由于功率高，因此可以在大雜波背景下，檢測(cè)出遠(yuǎn)距離小幅度移動(dòng)目標(biāo)。但是也帶來(lái)了高成本、高體積、高功耗的缺點(diǎn)。目前車載毫米波雷達(dá)領(lǐng)域很少有采此種方式。

連續(xù)波技術(shù)又可以分為FSK（頻移鍵控，可測(cè)單個(gè)目標(biāo)的距離和速度）、CW（恒頻連續(xù)波，只用于測(cè)速不可用于測(cè)距）和FMCW（調(diào)頻連續(xù)波）等方式。其中FMCW由于具有同時(shí)檢測(cè)多個(gè)目標(biāo)、分辨率較高、成本較低等優(yōu)點(diǎn)，因此成為連續(xù)波技術(shù)中的帶頭大哥，也順利當(dāng)選所有工作方式中的武林盟主。

FMCW是一種頻率隨時(shí)間線性增加的Chirp波形，其振幅相對(duì)于時(shí)間、頻率相對(duì)于時(shí)間的波形如下圖所示。毫米波雷達(dá)內(nèi)部合成器負(fù)責(zé)Chirp信號(hào)的生成，并以幀為單位，均勻等時(shí)間間隔的通過(guò)發(fā)射天線發(fā)出一串Chirp信號(hào)。

在毫米波雷達(dá)接收天線收到發(fā)射回來(lái)的電磁波后，會(huì)將回波信號(hào)與發(fā)射信號(hào)一同送入混頻器內(nèi)進(jìn)行混頻。由于發(fā)射信號(hào)在遇到被測(cè)目標(biāo)并返回的這段時(shí)間內(nèi)，回波信號(hào)的頻率相較發(fā)射信號(hào)已經(jīng)發(fā)生了改變。而混頻器的目的就是計(jì)算出發(fā)射信號(hào)與回波信號(hào)之間頻率差，稱之為中頻信號(hào)。而這個(gè)中頻信號(hào)就包含了被測(cè)目標(biāo)的距離秘密，后續(xù)再經(jīng)過(guò)濾波、放大、模數(shù)轉(zhuǎn)換和測(cè)頻等處理后就可以獲得被測(cè)目標(biāo)的距離信息。

對(duì)于速度測(cè)量，由于被測(cè)目標(biāo)距離的不同，毫米波雷達(dá)接收到的回波信號(hào)相位也會(huì)不同。通過(guò)對(duì)一幀中所有單個(gè)chirp信號(hào)進(jìn)行等間隔采樣，并將采樣點(diǎn)的數(shù)據(jù)進(jìn)行傅里葉變換，然后利用相位差來(lái)測(cè)量被測(cè)目標(biāo)的速度。

對(duì)于角度測(cè)量，利用多個(gè)接收天線接收同一個(gè)回波信號(hào)，并計(jì)算回波信號(hào)之間的相位差來(lái)實(shí)現(xiàn)角度測(cè)量。

重生-3D變4D

毫米波雷達(dá)只能輸出距離、速度和角度信息，也被稱為3D毫米波雷達(dá)。而這個(gè)距離D和角度θ是安裝雷達(dá)的自車在平面極坐標(biāo)系下的數(shù)據(jù)，如下圖所示。通過(guò)將極坐標(biāo)系轉(zhuǎn)換為笛卡爾坐標(biāo)系，我們可以獲得目標(biāo)車在x和y方向上離自車的距離。這個(gè)時(shí)候，大家是不是發(fā)現(xiàn)少了一個(gè)維度z方向上的距離。而這個(gè)也是3D毫米波雷達(dá)飽受詬病的缺點(diǎn)之一。

這個(gè)缺點(diǎn)對(duì)移動(dòng)物體來(lái)說(shuō)，還不算大問(wèn)題，畢竟在道路上探測(cè)到的移動(dòng)物體按常理推測(cè)應(yīng)該都是在道路上正常運(yùn)動(dòng)的物體，這也是各廠商一貫的處理策略，從而規(guī)避了無(wú)法獲得高度這一缺陷。但是對(duì)于低空飛行的鳥(niǎo)，被飛吹起的輕質(zhì)物體（樹(shù)葉、塑料袋等），依舊存在誤識(shí)別的問(wèn)題，我想這個(gè)應(yīng)該也是3D毫米波雷達(dá)處理移動(dòng)物體時(shí)的Corner Case吧。

但是這個(gè)缺點(diǎn)對(duì)靜止物體來(lái)說(shuō)，就是致命的。道路中間的井蓋，減速帶，懸在半空中的各種標(biāo)識(shí)牌，限高架，靜止的車輛等，由于沒(méi)有高度信息，通過(guò)3D毫米波雷達(dá)完全無(wú)法決策這些障礙物是否影響通行。針對(duì)靜止物體，各家廠家簡(jiǎn)單粗暴，要么直接忽略，要么極大降低置信度。這也是Tesla前期幾起事故的原因之一：攝像頭沒(méi)有識(shí)別出傾倒的白色貨車車廂，毫米波雷達(dá)識(shí)別到，但是結(jié)果在決策中置信度太低，導(dǎo)致車輛沒(méi)有觸發(fā)自動(dòng)緊急自動(dòng)功能。

4D毫米波雷達(dá)增加的最顯著特性就是可以精確探測(cè)俯仰角度，從而獲取被測(cè)目標(biāo)真實(shí)的高度數(shù)據(jù)，也就是目標(biāo)物體在笛卡爾坐標(biāo)系下z軸方向上的距離。憑借這一特性，4D毫米波雷達(dá)可以“識(shí)別靜止物體”了，最短的那塊木板補(bǔ)上了。除此之外，4D毫米波雷達(dá)在分辨率上也獲得極大提高。以Arbe Phoenix為例，其水平和垂直分辨率分別為1°和2°，水平分辨率比普通3D毫米波雷達(dá)提升5~10倍。

得益于俯仰角測(cè)量能力的獲得，其在垂直方向上也有了分辨率一說(shuō)，而Phoenix的2°垂直分辨率僅比普通16/32線機(jī)械式激光雷達(dá)的1°垂直分辨率小一倍。這讓4D毫米波雷達(dá)在掃描同一物體時(shí)可獲掃描的點(diǎn)的數(shù)量極大增加，以至可以有低線束激光雷達(dá)的點(diǎn)云掃描效果。

（1）俯仰角測(cè)量

角度測(cè)量原理中，需要通過(guò)多個(gè)接收天線接收同一個(gè)回波信號(hào)來(lái)計(jì)算相位差從而實(shí)現(xiàn)方位角的測(cè)量。而受制于成本和體積的限制，當(dāng)前毫米波雷達(dá)使用的是多是單片收發(fā)器。而要想實(shí)現(xiàn)俯仰角的測(cè)量，就必須增加虛擬通道的數(shù)量，最容易想到的方法就是將多個(gè)單片收發(fā)器級(jí)聯(lián)，這也是目前大部分4D毫米波雷達(dá)產(chǎn)品采用的方法。毫米波雷達(dá)巨頭大陸推出的4D毫米波雷達(dá)ARS540采用的就是4片級(jí)聯(lián)的方案，將NXP的4片MMIC級(jí)聯(lián)，實(shí)現(xiàn)12發(fā)16收，總計(jì)達(dá)192個(gè)虛擬通道。這比其經(jīng)典的3D毫米波雷達(dá)ARS408的3發(fā)6收18個(gè)虛擬通道方案，虛擬通道總數(shù)上翻了10倍多。

此種將硬件進(jìn)行直接堆疊的缺點(diǎn)也顯而易見(jiàn)，成本、尺寸、功耗會(huì)同步大幅增加，工藝復(fù)雜度的提升和大量天線之間的干擾問(wèn)題，再加上數(shù)據(jù)量大幅增加帶來(lái)的處理芯片性能要求的提高，是廠商無(wú)法忽略的頭痛難題。

與硬件堆疊相對(duì)應(yīng)的是單純依靠AI算法增加虛擬通道數(shù)，而部分芯片巨頭已經(jīng)開(kāi)始自主研發(fā)多通道陣列射頻芯片組、雷達(dá)處理器芯片和基于人工智能的后處理軟件算法。集成化、芯片化、定制算法，這個(gè)聞起來(lái)有點(diǎn)技術(shù)革新的味道了，可能也是4D毫米波雷達(dá)該有的終極樣子。

（2）分辨率提高

分辨率直接和虛擬通道的數(shù)量成正比。

4D毫米波雷達(dá)的特點(diǎn)

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(jiàn)光到紅外光譜，是最接近人眼的傳感器，有豐富的語(yǔ)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(kāi)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(jiàn)光較為接近，因此和可見(jiàn)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(zhǎng)為3.9mm附近，是這幾種傳感器中波長(zhǎng)最長(zhǎng)的傳感器，全天候性能最好，且具備速度探測(cè)優(yōu)勢(shì)。

攝像頭和激光雷達(dá)由于有較為豐富的信息，前期的自動(dòng)駕駛感知研究主要集中這兩類傳感器，毫米波由于分辨率不足導(dǎo)致其在使用上存在局限性。近年來(lái)，各大毫米波廠商在4D毫米波雷達(dá)上加大投入，在超寬帶和大天線陣列兩個(gè)方向上取得了一些進(jìn)展，這使得4D毫米波的研究成為了自動(dòng)駕駛研究的熱點(diǎn)之一。

4D毫米波雷達(dá)突破了傳統(tǒng)雷達(dá)的局限性

隨著毫米波芯片技術(shù)的發(fā)展，應(yīng)用于車載的毫米波雷達(dá)系統(tǒng)得到了大規(guī)模應(yīng)用，然而傳統(tǒng)雷達(dá)系統(tǒng)面臨著以下缺陷：

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。

當(dāng)有橫穿車輛和行人, 多普勒為零或很低，難以檢測(cè)。

沒(méi)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(kāi)，容易造成誤剎，影響安全性。

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)。

用雷達(dá)散射截面積區(qū)分物體難：可以通過(guò)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(lái)區(qū)分路牌、立交橋和車輛，然而準(zhǔn)確率并不高。

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

而4D毫米波雷達(dá)技術(shù)突破了傳統(tǒng)車載雷達(dá)的局限性，可以以很高的分辨率同時(shí)探測(cè)目標(biāo)的距離、速度、水平方位和俯仰方位，使得：

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(jué)傳感器都要遠(yuǎn)

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

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。

當(dāng)有橫穿車輛和行人, 多普勒為零或很低時(shí)通過(guò)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)。

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。

4D毫米波雷達(dá)的先驅(qū)者

為對(duì)4D成像雷達(dá)系統(tǒng)有更系統(tǒng)的認(rèn)識(shí)，近年來(lái)市面上幾種常見(jiàn)的成像雷達(dá)系統(tǒng)方案中，包括TI公司、Arbe公司、Uhnder公司。

TI級(jí)聯(lián)方案---毫米波成像雷達(dá)系統(tǒng)的開(kāi)辟者

在TI公司早期推出的毫米波雷達(dá)芯片AWR1243中通過(guò)發(fā)射FMCW信號(hào)來(lái)探測(cè)目標(biāo)的距離和速度，而使用時(shí)分波形的方式將三個(gè)發(fā)射和四個(gè)接收構(gòu)成的12個(gè)虛擬通道來(lái)探測(cè)角度，然而受限于角度分辨率，其獲取的目標(biāo)信息有效。而TI公司于19年推出了自己的毫米波雷達(dá)系統(tǒng)級(jí)聯(lián)方案，通過(guò)將四個(gè)三發(fā)四收的單個(gè)MIMO芯片級(jí)聯(lián)方案可以構(gòu)成12發(fā)16收的MIMO雷達(dá)陣列，此時(shí)雷達(dá)系統(tǒng)的虛擬通道數(shù)可從12提升到了192，該方法可以極大的提升了雷達(dá)系統(tǒng)的角度分辨率。在圖1所使用的級(jí)聯(lián)雷達(dá)系統(tǒng)中水平角度分辨率可達(dá)到1.4°，俯仰角度分辨率可達(dá)到18°的效果。

目前國(guó)內(nèi)有不少?gòu)S商依托于TI成像雷達(dá)系統(tǒng)的級(jí)聯(lián)方案進(jìn)行系統(tǒng)改進(jìn)，以達(dá)到更好的角度分辨率，級(jí)聯(lián)方案來(lái)搭建成像雷達(dá)系統(tǒng)已成為當(dāng)下的主流技術(shù)。

Arbe毫米波成像雷達(dá)系統(tǒng)---超大陣列和專用處理器方案

除了TI公司開(kāi)發(fā)的級(jí)聯(lián)雷達(dá)系統(tǒng)方案，以色列Arbe公司開(kāi)發(fā)出了目前最大的48發(fā)48收級(jí)聯(lián)雷達(dá)系統(tǒng)方案，其虛擬通道數(shù)可以達(dá)到驚人的2304，大大的提升了毫米波雷達(dá)系統(tǒng)的角度分辨率，與此同時(shí)隨著虛擬通道數(shù)的增加，傳統(tǒng)的處理器無(wú)法解決毫米波雷達(dá)系統(tǒng)信號(hào)處理和數(shù)據(jù)處理，Arbe公司也推出了自己的專用毫米波雷達(dá)處理器芯片，使得毫米波雷達(dá)系統(tǒng)的集成度更高，數(shù)據(jù)處理更加高效。圖2中為Arbe公司成像雷達(dá)系統(tǒng)實(shí)物圖，從圖中可以看出該成像雷達(dá)系統(tǒng)采用口字型陣列來(lái)設(shè)計(jì)MIMO雷達(dá)，可同時(shí)在水平維度和俯仰維度探測(cè)目標(biāo)。圖3中為Arbe公司雷達(dá)專用處理器框圖，從其展現(xiàn)的框圖中可以看出，在該專用處理器中增加了其獨(dú)有的雷達(dá)信號(hào)處理硬件加速模塊，以更好的解決成像雷達(dá)系統(tǒng)中數(shù)據(jù)高吞吐量的問(wèn)題。

從Arbe的技術(shù)方案中可以看出，超大規(guī)模的MIMO陣列將可能是一種技術(shù)趨勢(shì)，而在使用超大規(guī)模MIMO陣列后需要考慮產(chǎn)生的海量數(shù)據(jù)如何有效處理的問(wèn)題，因此專用的成像雷達(dá)系統(tǒng)硬件加速模塊是需要的，關(guān)于這點(diǎn)國(guó)內(nèi)還比較空白。

Uhnder公司---PMCW雷達(dá)的領(lǐng)跑者

不同于傳統(tǒng)FMCW信號(hào)波形，Uhnder公司采用的PMCW波形通過(guò)多天線同時(shí)發(fā)射正交相位編碼信號(hào)的方式來(lái)探測(cè)目標(biāo)的距離和速度，該方案不僅可以探測(cè)更遠(yuǎn)距離，同時(shí)在有效探測(cè)目標(biāo)的同時(shí)可以有效的抗除雷達(dá)與雷達(dá)之間的相互干擾。在19年的ISSCC論文[1]中Uhnder公司已經(jīng)發(fā)表了其相關(guān)研究成果，在單科芯片中集成12發(fā)16收的雷達(dá)陣列。

總結(jié)以上公司的技術(shù)演進(jìn)路線，我們可以發(fā)現(xiàn)在4D毫米波成像雷達(dá)系統(tǒng)存在以下亟需解決的技術(shù)難題：

1)、成像雷達(dá)系統(tǒng)的陣列設(shè)計(jì)問(wèn)題

在4D毫米波雷達(dá)系統(tǒng)中，通過(guò)MIMO使得系統(tǒng)虛擬通道數(shù)得到了極大提升，因此如何設(shè)計(jì)陣列以達(dá)到高精度的角度分辨率成為其中的一個(gè)難題。在已有的學(xué)術(shù)研究中將12個(gè)3發(fā)4收的MIMO芯片進(jìn)行級(jí)聯(lián)，構(gòu)成36發(fā)48收MIMO雷達(dá)系統(tǒng)，可達(dá)到1728個(gè)虛擬通道。通過(guò)遺傳算法來(lái)設(shè)計(jì)稀疏陣列，使得雷達(dá)孔徑更大，水平角分辨率可達(dá)到0.78°，俯仰角分辨率可達(dá)到3.6°。可以發(fā)現(xiàn)隨著天線數(shù)的增多，在未來(lái)的成像雷達(dá)系統(tǒng)中，其陣列排布和角度分辨率將會(huì)得到更一步的優(yōu)化和提升。

與傳統(tǒng)相控陣?yán)走_(dá)相比，MIMO雷達(dá)的最大特點(diǎn)在于采用波形分集技術(shù)。波形相關(guān)系數(shù)是表示波形分集的重要參數(shù)，MIMO雷達(dá)的各天線發(fā)射正交信號(hào)，波形間的相關(guān)系數(shù)為0，在空間形成低增益寬波束，接收端通過(guò)DBF合成多個(gè)接收波束，實(shí)現(xiàn)覆蓋大空域的探測(cè)。對(duì)于MIMO正交波形設(shè)計(jì)，使用者希望設(shè)計(jì)的波形盡可能地具備高分辨率、低旁瓣、良好的正交性，目前常用的四種方法為時(shí)分復(fù)用（TDMA）、頻分復(fù)用（FDMA）、多普勒分集復(fù)用（DDMA）、碼分復(fù)用（CDMA）等。表1中對(duì)各類正交波形做了總結(jié)，現(xiàn)有的雷達(dá)芯片中已經(jīng)可以支持交替發(fā)射TDMA、CDMA和DDMA波形，因此如何復(fù)用波形以提升陣列使用效率成為設(shè)計(jì)者應(yīng)該思考的問(wèn)題。

3)、成像雷達(dá)抗干擾問(wèn)題

隨著車輛使用毫米波雷達(dá)系統(tǒng)的增多，雷達(dá)與雷達(dá)之間的干擾日益嚴(yán)重，在相同的中心頻率內(nèi)使用線性調(diào)頻信號(hào)，很容易產(chǎn)生相互之間的干擾，為此如何消除系統(tǒng)干擾成為待解決的難題。

為此，不同的公司開(kāi)發(fā)出不同的方案來(lái)解決該問(wèn)題。如圖7中所示，為Arbe公司的波形設(shè)計(jì)專利中使用多個(gè)頻率跳動(dòng)的窄帶信號(hào)合成寬帶信號(hào)來(lái)規(guī)避雷達(dá)之間的相互干擾。當(dāng)然，該方法的正確與否還有待研究與挖掘。

4)、毫米波雷達(dá)專用處理器問(wèn)題

隨著毫米波雷達(dá)系統(tǒng)通道數(shù)的增多，傳統(tǒng)的處理器無(wú)法滿足毫米波雷達(dá)系統(tǒng)大吞吐量數(shù)據(jù)的需求，因此迫切需要設(shè)計(jì)符合大陣列大吞吐量的雷達(dá)專用處理器芯片，近年來(lái)除了arbe公司提出了自己的專用處理器方案外，也有像NXP這樣的老牌玩家在設(shè)計(jì)相關(guān)的雷達(dá)專用處理器模塊。

4D毫米波雷達(dá)的深度學(xué)習(xí)

4D毫米波雷達(dá)相較于傳統(tǒng)的3D毫米波雷達(dá)有更豐富的信息，如何有效的將深度學(xué)習(xí)框架應(yīng)用到4D毫米波雷達(dá)中是自動(dòng)駕駛性能提升的關(guān)鍵技術(shù)之一。從傳統(tǒng)3D毫米波雷達(dá)的信號(hào)處理流程中我們可以看到，頻信號(hào)經(jīng)過(guò)ADC后接入毫米波預(yù)處理流程，經(jīng)過(guò)距離和速度2個(gè)維度的FFT之后，進(jìn)行CFAR檢測(cè)在空間維度上剔除大量噪聲，然后利用第3個(gè)維度的FFT來(lái)獲取波達(dá)角，生成稀疏點(diǎn)云，繼而進(jìn)行聚類和跟蹤，最后進(jìn)行目標(biāo)分類后輸出。

4D毫米波雷達(dá)增大了天線陣列，除了能增加高度信息外，還能提供更為豐富的點(diǎn)云信息，當(dāng)點(diǎn)云信息足夠豐富時(shí)，我們可以借鑒激光雷達(dá)的信號(hào)處理方式，采用類似于Voxelnet、CenterPoint、PointPillar等3D或2D網(wǎng)絡(luò)來(lái)進(jìn)行特征提取和識(shí)別。

在最新的研究中，也有人提出在進(jìn)行距離和速度2個(gè)維度的FFT之后，不進(jìn)行CFAR步驟，而直接進(jìn)行第3個(gè)維度的FFT來(lái)獲取4D張量信息，然后基于這個(gè)4D張量進(jìn)行特征提取和識(shí)別。這種方式可以最大程度地保留有效信息，但是由于沒(méi)有進(jìn)行CFAR步驟，需要處理的數(shù)據(jù)量非常大，對(duì)于系統(tǒng)的帶寬和算力都提出了較高的要求。

毫米波雷達(dá)與激光雷達(dá)----路在何方？

總體而言目前毫米波雷達(dá)系統(tǒng)仍處于百家爭(zhēng)鳴的戰(zhàn)國(guó)時(shí)代，盡管每家公司的雷達(dá)系統(tǒng)方案并不相同，然而都面臨著算法和硬件系統(tǒng)的困境，亟需從算法、芯片和系統(tǒng)層面解決以上問(wèn)題。

隨著毫米波雷達(dá)系統(tǒng)的發(fā)展，其角度分辨率會(huì)逐漸逼近0.1°，而達(dá)到一些低端激光雷達(dá)的效果。不同于激光雷達(dá)系統(tǒng)直接對(duì)點(diǎn)云數(shù)據(jù)處理的固定方式，4D毫米波雷達(dá)系統(tǒng)自由的陣列和波形設(shè)計(jì)提高了系統(tǒng)的使用門檻，但也給了用戶更多的發(fā)揮空間。而毫米波雷達(dá)系統(tǒng)相比于激光雷達(dá)，其波長(zhǎng)更長(zhǎng)，具有較為適宜的大氣窗口，在全天候方面更具優(yōu)勢(shì)。FMCW在毫米波雷達(dá)上的成功經(jīng)驗(yàn)已經(jīng)被借鑒到激光雷達(dá)領(lǐng)域，1550nm FMCW激光雷達(dá)技術(shù)增加了速度維信息，抗干擾能力強(qiáng)，但離成熟商用還有一段時(shí)間的路要走。

毫米波雷達(dá)產(chǎn)業(yè)鏈及市場(chǎng)格局

國(guó)內(nèi)毫米波雷達(dá)產(chǎn)業(yè)鏈分為三大環(huán)節(jié)：上游環(huán)節(jié)主要包括射頻前段MMIC芯片、數(shù)字信號(hào)處理器DSP、天線高頻PCB以及控制電路等；中游環(huán)節(jié)主要是從事毫米波雷達(dá)生產(chǎn)的企業(yè)；下游毫米波雷達(dá)主要用于無(wú)人機(jī)、車聯(lián)網(wǎng)、ADAS等領(lǐng)域，國(guó)產(chǎn)廠商均有涉獵。比如無(wú)人機(jī)領(lǐng)域的大疆、航天彩虹等，ADAS的東風(fēng)、長(zhǎng)安等汽車廠商，車聯(lián)網(wǎng)的大唐電信、百度等。

毫米波雷達(dá)產(chǎn)業(yè)鏈：

毫米波雷達(dá)整機(jī)國(guó)外廠商占據(jù)頭部位置，但尚未出現(xiàn)壟斷廠商，市場(chǎng)份額分散化分布及車廠分散合作模式給國(guó)產(chǎn)帶來(lái)機(jī)會(huì)。

當(dāng)然這個(gè)賽道上也是擠滿了人，和汽車新能源一樣，傳統(tǒng)巨頭們都在做例如Continental、Bosch、Hella、Denso、Aptiv 和 Veoneer，還有不少新勢(shì)力殺入例如Ainstein、Arbe、Oculii、RFIsee、Vayyar、Aeres EM、Cognitive、Unhder。中國(guó)也不少，例如華為，華域，福瑞泰克，森思泰克，縱目。還有創(chuàng)業(yè)的楚航科技，威孚科技。

國(guó)內(nèi)汽車產(chǎn)業(yè)的崛起以及車企的多元供應(yīng)模式給國(guó)內(nèi)相關(guān)提供了滲透條件。

2014年起，國(guó)內(nèi)涌現(xiàn)大批毫米波雷達(dá)初創(chuàng)企業(yè)和相關(guān)上市企業(yè)，就產(chǎn)品指標(biāo)而言，國(guó)產(chǎn)毫米波雷達(dá)與競(jìng)品相比無(wú)太大差別，均滿足車規(guī)級(jí)要求，但在信噪比、探測(cè)精度、良品率等方面仍有一定差異，長(zhǎng)期來(lái)看存較大進(jìn)口替代空間。

2019年5月底紅旗HS5搭載的森思泰克77GHz車載毫米波雷達(dá)成為國(guó)內(nèi)首個(gè)真正實(shí)現(xiàn)“上路”的ADAS毫米波雷達(dá)傳感器，突破了國(guó)際巨頭壟斷。

國(guó)內(nèi)廠商如德賽西威、華域汽車、保隆科技、森斯泰克、承泰科技、楚航科技、隼眼科技、浙江智波、行易到、安智杰和納雷科技等亦有布局。

其中，德賽西威和華域汽車24GHz和77GHz均已量產(chǎn)。德賽西威24GHz用于小鵬、奇瑞等；77GHz已量產(chǎn)，獲自主品牌車企訂單。

一、特斯拉推動(dòng)的4D毫米波雷達(dá)有何不同

外網(wǎng)信息曝特斯拉HW4.0硬件系統(tǒng)配置一枚高分辨率毫米波雷達(dá)（可能為高精度4D毫米波雷達(dá)），且增加了雷達(dá)加熱器，4D毫米波雷達(dá)關(guān)注度上升。

1、4D毫米波雷達(dá)創(chuàng)新之處？

傳統(tǒng)毫米波雷達(dá)通過(guò)發(fā)射調(diào)頻連續(xù)波（FMCW），利用發(fā)射和接收信號(hào)時(shí)間差可計(jì)算出目標(biāo)距離，通常擁有3D信息集（長(zhǎng)/寬/速度）。常規(guī)毫米波雷達(dá)3T4R天線配置，【華為】4D毫米波雷達(dá)采取12T24R大天線陣列（12個(gè)發(fā)射通道，24接收通道），采取工程化創(chuàng)新堆疊射頻天線組從而形成（長(zhǎng)/寬/高/速度）4D數(shù)據(jù)集。

2、4D毫米波VS.毫米波雷達(dá)VS.激光雷達(dá)，革誰(shuí)的命？

①性能：4D毫米波雷達(dá)可以cover毫米波雷達(dá)的性能，但是只能替代低線束激光雷達(dá)（16線），現(xiàn)激光雷達(dá)大多128線，堆疊過(guò)多射頻天線成本很高且體積大。

②成本：傳統(tǒng)毫米波（2-300元）/4D毫米波（1500元）/激光雷達(dá)（1500-3500元，補(bǔ)盲只需1500元）。

該產(chǎn)品主要用在L2+層級(jí)上，特斯拉HW4.0有可能前置1顆4D毫米波雷達(dá)兼顧毫米波&激光雷達(dá)性能，智能駕駛往L3以上智能硬件配置方案還有升級(jí)冗余必要性。

3、產(chǎn)業(yè)鏈價(jià)值分布及相關(guān)公司梳理：

毫米波雷達(dá)結(jié)構(gòu)可分為射頻前端，信息處理系統(tǒng)以及后端算法。射頻部分占比約40%，其中MMIC（25%）、PCB（10%）、控制電路（5%）。信息處理系統(tǒng)DSP占比10%，后端算法占比最高達(dá)50%。

1） 整機(jī)廠商：Arbe（全球4D毫米波雷達(dá)龍頭）、經(jīng)緯恒潤(rùn)（Arbe合作協(xié)議），威孚高科（Arbe合作協(xié)議），蘇州豪米波（國(guó)產(chǎn)初創(chuàng)公司），聯(lián)合光電（4D毫米波雷達(dá)研發(fā)中）

2） 高頻高速PCB（世運(yùn)電路、勝宏科技、滬電股份、深南電路）

3） MMIC射頻芯片英飛凌全球龍頭，碩貝德（4D毫米波雷達(dá)波導(dǎo)天線）

這次，并不是炒毫米波雷達(dá)，而是炒與Arbe相關(guān)的企業(yè)。

二、230221 威孚高科 4D毫米波雷達(dá)及公司近況交流

一、公司業(yè)務(wù)情況

21年137億元營(yíng)收，四大業(yè)務(wù)板塊。31家工廠，6個(gè)研發(fā)中心。58 年成立從汽車業(yè)務(wù)起家，98 年拓展汽車后處理業(yè)務(wù)（威孚力達(dá)）。

2010年進(jìn)軍電機(jī)業(yè)務(wù)（增壓器產(chǎn)品，威孚天力）18 年發(fā)布新戰(zhàn)略轉(zhuǎn)型輪轂電機(jī)。21 年布局新能源和智能網(wǎng)聯(lián)業(yè)務(wù)，22 年智能電動(dòng)和液壓產(chǎn)品，和博世供應(yīng)動(dòng)力總成。

96年聯(lián)合汽車電子成立合資子公司，98 年擴(kuò)展后處理業(yè)務(wù)。2022年 6 月，成立威孚新能源子公司，博世汽車熱管理系統(tǒng)子公司，還和博世在液壓業(yè)務(wù)進(jìn)行深入合作。

股權(quán)架構(gòu)穩(wěn)定，第二股東是博世，其他是公眾。

營(yíng)收穩(wěn)定上升，20 年以后連續(xù)兩年實(shí)現(xiàn)百億元營(yíng)收，汽車后處理 40%多，氫氣占一小部分。

主要是幾大業(yè)務(wù)，還布局智能電動(dòng)、新能源、氫能等。節(jié)能減排有 3 塊業(yè)務(wù)構(gòu)成，油泵、渦輪增壓、綠色氫能。

智能電動(dòng)：電機(jī)系統(tǒng)和電機(jī)零部件，22 年在頭部新能源客戶批量供貨，不斷拓展頭部新能源客戶，預(yù)計(jì) 25 年達(dá)到 500 萬(wàn)元規(guī)模。東風(fēng)風(fēng)神搭載公司輪轂電機(jī)。

熱管理系統(tǒng)：通過(guò)并購(gòu)博世項(xiàng)目，產(chǎn)品推進(jìn)順利，國(guó)內(nèi)外獲得多項(xiàng)目定點(diǎn)。

智能感知核心模組：4D 和 3D 毫米波雷達(dá)

艙內(nèi)業(yè)務(wù)：汽車座椅 21 年開(kāi)始布局，商用車小批量生產(chǎn)，向乘用車市場(chǎng)滲透。

其他產(chǎn)品：液壓系統(tǒng)業(yè)務(wù)，22 年與博世胎壓合作，工業(yè)液壓市場(chǎng)化、國(guó)產(chǎn)化發(fā)展。

業(yè)務(wù)布局全球化，立足無(wú)錫，歐洲、北美業(yè)務(wù)布局，歐洲比利時(shí)、丹麥氫燃料業(yè)務(wù)，意大利油泵業(yè)務(wù)，在美國(guó)也有業(yè)務(wù)布局。形成 4 大業(yè)務(wù)板塊，13 大業(yè)務(wù)領(lǐng)域。

二、Q&A

Q：汽車動(dòng)力系統(tǒng)、新能源、智能網(wǎng)聯(lián)布局完善，3-5 年戰(zhàn)略方向？收入結(jié)構(gòu)變化和未來(lái)收入體量？

A：轉(zhuǎn)型定位汽車核心零部件，節(jié)能減排、電動(dòng)化、智能化布局，液壓和工業(yè)領(lǐng)域產(chǎn)品與國(guó)內(nèi)很多汽車工程品牌和工程機(jī)械等實(shí)現(xiàn)協(xié)同。

2023 年熱處理、渦輪是公司現(xiàn)有核心業(yè)務(wù)，行業(yè)目前已進(jìn)入平穩(wěn)期甚至長(zhǎng)期衰退期，公司利用頭部吸收效應(yīng)，拓展現(xiàn)有產(chǎn)品的生命周期，混動(dòng)出口有明顯增加，公司有保供能力，下游 OEM 客戶多。

電動(dòng)：電機(jī)零部件、熱管理延展現(xiàn)有業(yè)務(wù)，電動(dòng)化 30%的戰(zhàn)略目標(biāo)。熱管理系統(tǒng)在奧迪、大眾、寶馬、瑪莎、保時(shí)捷等車型滲透，客戶體系提升。輪轂電機(jī)方面公司合作伙伴 protean市占率第一，國(guó)內(nèi)公司開(kāi)發(fā)東風(fēng)等兩家 OEM 等合作伙伴。

氫能：通過(guò)并購(gòu)、自主研究布局氫燃料電池業(yè)務(wù)，幾個(gè)基地建設(shè)到位，25 年是重要拐點(diǎn)。22 年 9300 萬(wàn)元收入，今年預(yù)計(jì)是 14700 萬(wàn)元營(yíng)收。德國(guó)、美國(guó)等都是公司客戶，BOB 在中國(guó)有幾條重要生產(chǎn)線。國(guó)內(nèi)以 RBCP 品牌圍繞高壓布局，價(jià)格帶覆蓋大，深耕布局氫燃料。液壓：公司目標(biāo) all in中國(guó)市場(chǎng)，做精益供應(yīng)鏈，目前 100 億以上規(guī)模為博世的。布局思路是上游做供應(yīng)鏈與博世合作。

智能：車內(nèi)智能跟博世合作，尋求渠道協(xié)同，艙外是雷達(dá)，艙內(nèi)是座椅，開(kāi)放合作。智能座艙40%，今年 25 億元營(yíng)收.零部件 6-9 億元

Q：4D 毫米波雷達(dá)進(jìn)展？業(yè)務(wù)線起源？主要團(tuán)隊(duì)構(gòu)成？最新業(yè)務(wù)進(jìn)展？

A：18 年進(jìn)入毫米波領(lǐng)域，率先從 4D 毫米波雷達(dá)切入,與 Arbe 合作。博世等合作伙伴深耕3D、4D 毫米波雷達(dá)，4D 的 arbe 方案、本土化方案將穩(wěn)步推進(jìn)。

4D 雷達(dá)價(jià)值量 100 多美元。3D 毫米波公司每年賣幾千萬(wàn)只。

公司商業(yè)模式有彈性，與強(qiáng) OEM、ADAS供應(yīng)商合作伙伴合作緊密，公司與上下游相互滲透。商業(yè)化資源整合。Arbe 國(guó)外的方案也與公司合作。公司預(yù)計(jì)這塊有 1billion 市場(chǎng)規(guī)模。

座椅價(jià)值量大，智能化后價(jià)值量也將上升。液壓：公司有新項(xiàng)目定點(diǎn)，綜合能源目前主要布局雷達(dá)、輪轂電機(jī)、熱管理、電裝、液壓等幾大業(yè)務(wù)，圍繞電動(dòng)化和智能化兩個(gè)賽道。電動(dòng)零部件和液壓走現(xiàn)有客戶延展路線。

Q：4D 毫米波雷達(dá)國(guó)內(nèi)市場(chǎng)行業(yè)空間？公司定位？客戶拓展方向和技術(shù)方向？

A：據(jù)羅蘭貝格，4D 有千億元規(guī)模。應(yīng)用場(chǎng)景豐富，包括智能交通。公司在客戶、產(chǎn)品方案全球化布局，4D 目前也得到主流認(rèn)可。按行業(yè)理解，3D 雷達(dá)為普通雷達(dá)，4D 雷達(dá)分為 4D毫米波和 4D 成像，目前主流量產(chǎn) 4D 為第六代，公司偏向于升級(jí)版的第七代。公司定位 4D成像雷達(dá)，4D 成像是最終趨勢(shì)，應(yīng)用芯片方案解決低功耗、性能、價(jià)格等，滿足主機(jī)廠需求。4D 有成為主流傳感器的可能。

Q：整車廠主要考量 4D 毫米波雷達(dá)的哪些性能項(xiàng)目？通過(guò)公司目前與下游客戶的商務(wù)交流來(lái)看，業(yè)務(wù)進(jìn)展如何？如何利用 4D 毫米波雷達(dá)方案？

A：行業(yè)主要考慮以下方面：

1. 可量產(chǎn)應(yīng)用的功能。與特斯拉需求不同，蔚小理主導(dǎo)的國(guó)內(nèi)城市 NOA 方案以多融合為主。過(guò)去的融合依賴視覺(jué)與毫米波雷達(dá)，L2 后有激光雷達(dá)的加入。但是加入激光雷達(dá)無(wú)法擴(kuò)大融合的覆蓋面（本質(zhì)上都是光學(xué)傳感器），所以特斯拉在 21 年取消了雷達(dá)。傳統(tǒng)雷達(dá)無(wú)法解決低分辨率的問(wèn)題，只能用來(lái)做測(cè)速。但是新雷達(dá)（高分辨率，尤其是 4D 雷達(dá)）出來(lái)后顛覆了市場(chǎng)，應(yīng)用價(jià)值更大。相對(duì)于傳統(tǒng)雷達(dá)。對(duì)于 L2（或以下級(jí)別），4D 雷達(dá)覆蓋度更多，并且通過(guò) 4D 雷達(dá)與視覺(jué)目標(biāo)級(jí)的融合，可以降低視覺(jué)算力的需求，節(jié)約成本；對(duì)于 L2+級(jí)別，其面臨環(huán)境和工況越發(fā)復(fù)雜，必須提高傳感器的精度 4D 雷達(dá)在角度分辨、點(diǎn)云輸出精度等方面有優(yōu)勢(shì)）去覆蓋一些經(jīng)典的工況（如鬼探頭等）。并且，從傳感器本身迭代路線來(lái)看，傳感器也需要不斷升級(jí)，提高傳感器的檢測(cè)舉例可以大大提升行駛安全性。

2. 現(xiàn)在整車行業(yè)以軟件定義的架構(gòu)發(fā)展，傳統(tǒng)雷達(dá)對(duì)于整車廠是黑盒子。我們的 4D 雷達(dá)可以提供更原始、更豐富的信息供主機(jī)廠做差異化應(yīng)用、個(gè)性化開(kāi)發(fā)。

3. 安全性角度考慮，我們的毫米波雷達(dá)是純固態(tài)，機(jī)械結(jié)構(gòu)性、穩(wěn)定性可靠。

目前都是在導(dǎo)入樣車進(jìn)行試驗(yàn)完善的階段，還沒(méi)到大規(guī)模商業(yè)化出貨階段，從 3D 到 4D 肯定有一個(gè)拐點(diǎn)。等到 L2.5 的場(chǎng)景真正到來(lái)之后市場(chǎng)規(guī)模有想象空間。目前我們需要踏踏實(shí)實(shí)完善技術(shù)，這樣未來(lái)才能不斷構(gòu)建商業(yè)能力、推出多產(chǎn)品方案。

Q：ARBE 與經(jīng)緯恒潤(rùn)在國(guó)內(nèi)也有合作，威孚與 ARBE 的合作性質(zhì)？

A：4D 成像目前提的人還很少，但是市場(chǎng)規(guī)模很大，威孚也希望有競(jìng)爭(zhēng)力的玩家多一些。恒潤(rùn)是 ARBE 在中國(guó)的伙伴之一，恒潤(rùn)已經(jīng)上市了，靠賣方案的業(yè)務(wù)起家，車身、底盤等系統(tǒng)都做，主業(yè)還是做系統(tǒng)。恒潤(rùn)賣現(xiàn)有的 3D 雷達(dá)有基礎(chǔ)后，ARBE 與恒潤(rùn)在港口推了一些示范項(xiàng)目。威孚在智能時(shí)代專注做雷達(dá)的獨(dú)立供應(yīng)商，我們也希望生態(tài)圈豐富一些。

法律上威孚與 ARBE 不能強(qiáng)綁定，紐帶上大家都希望鞏固關(guān)系。先進(jìn)入賽道，再不斷拓展優(yōu)勢(shì)產(chǎn)品、提高競(jìng)爭(zhēng)力。

Q：特斯拉 4D 毫米波雷達(dá)和 ARBE 芯片組都標(biāo)了 Phoenix，是代表 ARBE 要給特斯拉供貨嗎？ARBE和臺(tái)灣的電子廠有沒(méi)有類似的戰(zhàn)略合作關(guān)系？

A：是敏感信息。只能說(shuō)方方面面都顯示了4D 毫米波雷達(dá) ARBE 方案的先進(jìn)性。我們聚焦威孚自身的發(fā)展，ARBE 是我們用來(lái)輸入加持的一張牌。

不能不負(fù)責(zé)任地講在其他市場(chǎng) ARBE 會(huì)不會(huì)找本土伙伴，ARBE 選擇伙伴大多具有各自的個(gè)性化優(yōu)勢(shì)，并不是所有跟 ARBE 合作的伙伴都是基于其方案做整機(jī)產(chǎn)品的，但是能說(shuō)從目前來(lái)看我們是他的主要伙伴。ARBE 的方案越多的人做、越多人配越好，因?yàn)槲覀冏鰬?yīng)用層開(kāi)發(fā)，一些勾兌客戶、融合算法驅(qū)動(dòng)的能力是不可替代的。

Q：市場(chǎng)關(guān)注到的（比如特斯拉最新款車型）搭載的是第六代雷達(dá)（4D 毫米波雷達(dá)）還是第七代雷達(dá)（4D 毫米波成像雷達(dá)）？

A：內(nèi)部信息無(wú)法透露，但是 4D 肯定（是雷達(dá)發(fā)展的）方向。整車廠具體車型裝哪一代有各自經(jīng)濟(jì)性與技術(shù)性考量。

Q：威孚打算給 ARBE 配置多少資源來(lái)做芯片的應(yīng)用和集成？

A：我們的工程化能力要進(jìn)一步投入和加強(qiáng)。最近威孚在做一個(gè)商業(yè)平臺(tái)的頂層設(shè)計(jì)（決定合作伙伴）。再往下的層面，如何整合各方資源也是要解決的問(wèn)題。在商務(wù)上我們也在構(gòu)建一些強(qiáng)整合市場(chǎng)資源的商務(wù)合同。

Q：博世研發(fā)毫米波雷達(dá)的形式（是否在威孚體系內(nèi)，還是說(shuō)各自在自己平臺(tái)研發(fā)，技術(shù)成熟后會(huì)合作）？

A：毫米波雷達(dá)的研究我們一直在做，這個(gè)領(lǐng)域博世是世界第一，所以他一定有自己的研發(fā)體系。但是據(jù)我們了解博世也面臨著一些在中國(guó)本土化的成本與速度挑戰(zhàn)， 這是威孚的契機(jī)，我們也在推進(jìn)本土化的戰(zhàn)略布局與合作方案。蔚來(lái)威孚的路是善于合作，在市場(chǎng)上不是誰(shuí)替代誰(shuí)，而是大家價(jià)值互補(bǔ)，共同享受最大價(jià)值。

博世做 4D 成像，我們做 4D 毫米波，主流車型裝哪一個(gè)還在等主機(jī)廠確認(rèn)，因?yàn)槭袌?chǎng)沒(méi)有到高熱期。甚至在市場(chǎng)來(lái)到后，整車廠根據(jù)車型不同也會(huì)采取不同的硬件。我們與博世相互尊重，一起合作。

Q：4D 毫米波雷達(dá)的未來(lái)車型配置的生態(tài)（只裝 1 個(gè)還是裝 5-6 個(gè)）？在 25 年和 30 年兩個(gè)時(shí)間節(jié)點(diǎn)會(huì)有多少比例車輛裝配 4D 毫米波雷達(dá)？

A：滲透率可以參照工信部 L1-L5 在乘用車市場(chǎng)的滲透率。裝配概念（標(biāo)準(zhǔn)化率）中關(guān)于雷達(dá)的指標(biāo)在未來(lái)會(huì)有不同的差異化定義，不是絕對(duì)的 5R 概念，而是要完成 360 度的覆蓋即可，不一定非要是 5 個(gè)雷達(dá)。但是主流的車型未來(lái)可能還是符合 5R 的趨勢(shì)。

三、230221 對(duì)話蘇州豪米波掌門人 會(huì)議要點(diǎn)

4D毫米波雷達(dá)為智駕硬件性價(jià)比之選：

（1）價(jià)格：4D成像毫米波雷達(dá)在1500-2000元之間，較3D毫米波雷達(dá)300-500元價(jià)格有較大提升，仍遠(yuǎn)低于主流激光雷達(dá)價(jià)格；

（2）性能：2芯片級(jí)聯(lián)6發(fā)8收配置即可基本滿足主機(jī)廠需求，可基本覆蓋低線數(shù)激光雷達(dá)功能，且受惡劣天氣影響更小，預(yù)計(jì)將在前向最先配置。

2025年有望迎來(lái)進(jìn)一步平價(jià)化，性能將追趕高線數(shù)激光雷達(dá)：

（1）價(jià)格：目前成本主要來(lái)自射頻芯片（單/雙/多芯片方案價(jià)值差異巨大）、FPGA與板材，供應(yīng)鏈國(guó)產(chǎn)化與通用芯片替代FPGA將有助于毫米波雷達(dá)短期內(nèi)降本，預(yù)計(jì)2025年將達(dá)至低價(jià)區(qū)間。

（2）性能：隨著CMOS技術(shù)發(fā)展，4D毫米波雷達(dá)有望在性能上追趕激光雷達(dá)，成為激光雷達(dá)平價(jià)替代方案。

4D軟件成本較3D double，主機(jī)廠算法支持需求大：

4D毫米波雷達(dá)相較于3D雷達(dá)軟件開(kāi)發(fā)費(fèi)用成倍提升。4D上車后，重新訓(xùn)練前融合與點(diǎn)云數(shù)的增加亦將要求供應(yīng)商為主機(jī)廠提供更多技術(shù)支持。AI算法受成本限制投入尚少，預(yù)計(jì)特斯拉等廠商將繼續(xù)采用傳統(tǒng)雷達(dá)信號(hào)處理路線。

審核編輯 ：李倩