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關(guān)于自動(dòng)駕駛技術(shù)近年來(lái)一直都在發(fā)展，也一直為人們所津津樂(lè)道，到底什么時(shí)候才能真正實(shí)現(xiàn)汽車(chē)的全自動(dòng)駕駛。時(shí)至今日，事實(shí)是全自動(dòng)駕駛汽車(chē)仍然還沒(méi)有出現(xiàn)，但技術(shù)的進(jìn)步也讓人們一直對(duì)其抱有期待。抱有期待的同時(shí)，很多與其相關(guān)的負(fù)面報(bào)道也層出不窮，自動(dòng)駕駛汽車(chē)仍然存在重大的感知問(wèn)題，其感知并理解周?chē)h(huán)境的能力尚有欠缺，這也是目前很多自動(dòng)駕駛汽車(chē)出現(xiàn)事故的主要原因。

感知能力不足問(wèn)題在哪？

感知能力的欠缺，只要問(wèn)題出在我們老生常談的傳感器身上。

先從攝像頭說(shuō)起，這類(lèi)傳感器不僅在特殊的工作情況下會(huì)出現(xiàn)問(wèn)題，即便是在日常情況下，也可能會(huì)出現(xiàn)問(wèn)題。攝像頭的感知水平，很大程度上受到天氣和光照條件的限制，存在“失明”風(fēng)險(xiǎn)。從其感知能力來(lái)說(shuō)，它感知的范圍有限。也不能測(cè)算速度，對(duì)周?chē)沫h(huán)境缺少深度的感知。

因?yàn)閿z像頭有這樣的局限，所以雷達(dá)是自動(dòng)駕駛汽車(chē)更好的選擇，而現(xiàn)有的傳統(tǒng)的毫米波雷達(dá)也存在危險(xiǎn)隱患，尤其是對(duì)于L2+級(jí)別和NCAP安全來(lái)說(shuō)，現(xiàn)有毫米波雷達(dá)仍然不夠先進(jìn)。首先，分辨率極其受限，這里指的是角度上的分辨率，仰角分辨率的不足會(huì)導(dǎo)致雷達(dá)忽略靜態(tài)物體，無(wú)法實(shí)現(xiàn)感知和自由空間映射（可行駛區(qū)域），沒(méi)有俯仰分辨率則意味著無(wú)法測(cè)量高度。而且傳統(tǒng)毫米波雷達(dá)算力、內(nèi)存大小限制了傳感器對(duì)多個(gè)目標(biāo)同時(shí)跟蹤的能力。誤報(bào)也增加了現(xiàn)有毫米波雷達(dá)的不可靠性。

想要解決自動(dòng)駕駛汽車(chē)感知能力不足的問(wèn)題，傳感器，尤其是毫米波雷達(dá)傳感器的升級(jí)是迫在眉睫的。

成像雷達(dá)解決傳統(tǒng)雷達(dá)缺點(diǎn)

成像雷達(dá)，區(qū)別于傳統(tǒng)雷達(dá)，需要具備以下幾個(gè)特征，首先需要能夠映射環(huán)境，實(shí)現(xiàn)感知和自由空間映射，可以避開(kāi)運(yùn)動(dòng)以及靜止的障礙物；其次要能夠更有效地消除誤報(bào)，解決“幽靈剎車(chē)”問(wèn)題；最后當(dāng)然是更高的靈敏度和分辨率。

（成像雷達(dá)，Arbe）

成像高分辨率雷達(dá)雖然能解決傳統(tǒng)毫米波雷達(dá)的一些弱勢(shì)，但是任何一種傳感器都是有自己的優(yōu)劣勢(shì)。下圖直觀地展示了適用于所有使用場(chǎng)景的傳感器組合的一些優(yōu)劣勢(shì)。在大部分應(yīng)用中需要考慮的點(diǎn)上，攝像頭加成像雷達(dá)都能較好的覆蓋。

（優(yōu)劣勢(shì)對(duì)比，Arbe）

成像毫米波雷達(dá)在高分辨率、全方位感知以及誤報(bào)這幾項(xiàng)上明顯地超出了傳統(tǒng)毫米波雷達(dá)，其實(shí)這些主要是受益于成像毫米波雷達(dá)在角度分辨率上的提高，其對(duì)汽車(chē)可自由行駛區(qū)域映射增強(qiáng)了很多。

雷達(dá)革命如何實(shí)現(xiàn)？

從上面的對(duì)比我們可以對(duì)成像雷達(dá)下這么一個(gè)定義——可以看到清晰圖像，支持仰角和自由空間映射的毫米波雷達(dá)。實(shí)現(xiàn)這一目標(biāo)的方法，則是擁有大量的天線通道。天線通道的增加使得器件的空間采樣能力大大提升。

實(shí)現(xiàn)方法看起來(lái)不復(fù)雜，但實(shí)現(xiàn)起來(lái)并不容易。傳統(tǒng)的毫米波雷達(dá)擁有12個(gè)虛擬通道，后面有四片級(jí)聯(lián)組成192個(gè)通道。而以Arbe的高分辨率成像雷達(dá)為例，器件擁有2304個(gè)通道，并配置了大量通道數(shù)的專(zhuān)用射頻芯片組。

通道數(shù)多了之后，感知能力毫無(wú)疑問(wèn)會(huì)提升，但是處理能力能否跟上也是很大的挑戰(zhàn)。一般192個(gè)通道時(shí)就已經(jīng)需要使用FPGA來(lái)處理了，當(dāng)通道高達(dá)2304個(gè)時(shí)，只有專(zhuān)用處理器才能負(fù)載起這種量級(jí)的數(shù)據(jù)。

實(shí)現(xiàn)基于毫米波雷達(dá)的后處理算法是另一個(gè)增強(qiáng)的地方。這個(gè)算法包括自由空間映射、物體追蹤以及SLAM能力。這些功能完全基于成像雷達(dá)本身，而不是結(jié)合攝像頭或者其他傳感器來(lái)做的。這一點(diǎn)很關(guān)鍵，這意味著這種算法屬于超高分辨率雷達(dá)本身的能力。成像雷達(dá)可以基于整體點(diǎn)云的方式來(lái)與后續(xù)的攝像頭感知做前數(shù)據(jù)融合，也可以每個(gè)傳感器各自檢測(cè)追蹤后然后再做前數(shù)據(jù)融合，然后從算法層做場(chǎng)景理解。這種超高分辨率雷達(dá)能實(shí)現(xiàn)自動(dòng)運(yùn)動(dòng)檢測(cè)，而不需要另外的傳感再去做速度、角度等參數(shù)的測(cè)量，也就是整個(gè)感知均有雷達(dá)本身完成。

（自身運(yùn)動(dòng)檢測(cè)，Arbe）

另外值得一提的是，對(duì)于傳統(tǒng)的雷達(dá)來(lái)說(shuō)橫向運(yùn)動(dòng)的檢測(cè)很難，盡管雷達(dá)對(duì)于多普勒效應(yīng)能感知，但是精確感知還是很難。角度分辨率必須足夠高才能精確地感知橫向運(yùn)動(dòng)。這也是成像雷達(dá)極具優(yōu)勢(shì)的地方。

小結(jié)

目前，成像雷達(dá)的市場(chǎng)在自動(dòng)駕駛汽車(chē)整車(chē)廠、智能機(jī)器人、以及自動(dòng)駕駛出租車(chē)領(lǐng)域進(jìn)展迅速。據(jù)Arbe預(yù)估，整車(chē)廠預(yù)計(jì)會(huì)在2025年左右批產(chǎn)帶有超高分辨率成像雷達(dá)的全新車(chē)型；智能機(jī)器人，尤其是在物流移動(dòng)機(jī)器人領(lǐng)域，到明年左右會(huì)開(kāi)始大量應(yīng)用。

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