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現(xiàn)階段自動駕駛技術中，主要用到的傳感器有攝像頭、激光雷達和毫米波雷達。攝像頭的光譜從可見光到紅外光譜，是最接近人眼的傳感器，有豐富的語義信息，在傳感器中具有不可替代的作用，比如紅綠燈識別、交通標識識別，都離不開攝像頭的信息。激光雷達器件較為成熟，905nm波段廣泛應用，能獲得豐富的場景立體空間信息。從頻譜可以看到，激光在頻譜上和可見光較為接近，因此和可見光有著相似的粒子特性，容易受到惡劣天氣的影響。而毫米波雷達波長為3.9mm附近，是這幾種傳感器中波長最長的傳感器，全天候性能最 好，且具備速度探測優(yōu)勢。
傳統(tǒng)雷達系統(tǒng)面臨著以下缺陷：
l 當有靜止車輛，目標信息容易和地雜波等摻雜在一起，識別難度較大，而移動車輛可以靠多普勒識別。
l 當有橫穿車輛和行人, 多普勒為零或很低，難以檢測。
l 沒有高度信息，高處物體如橋粱路牌和地面的車輛一樣區(qū)分不開，容易造成誤剎，影響安全性。
l 角度分辨率低，當兩個距離很近的物體，其回波會被混在一起，很難知道有幾個目標。
l 用雷達散射截面積區(qū)分物體難：可以通過不同物體的雷達散射截面積的不同和不同幀之間的反射點的不同來區(qū)分路牌、立交橋和車輛，然而準確率并不高。
l 最遠探測距離不超過200 m，探測距離范圍有限。
l 最遠探測距離大幅可達300多米，比激光雷達和視覺傳感器都要遠
l 4D毫米波雷達系統(tǒng)水平角度分辨率較高，通?？梢赃_到1 的角度分辨率，可以區(qū)分 300m 處的兩輛近車
l 4D毫米波雷達系統(tǒng)可以測量俯仰角度，可達到優(yōu)于2°的角度分辨率，可在 150m 處區(qū)分地物和立交橋。
l 當有橫穿車輛和行人, 多普勒為零或很低時通過高精度的水平角和高精度的俯仰角可以有效識別目標。
l 目標點云更密集，信息更豐富，更適合與深度學習框架結合。
毫米波雷達是通過天線發(fā)射調(diào)頻連續(xù)波（FMCW），利用反射回波與發(fā)射波的時間差可計算出目標距離。此外，毫米波雷達可也基于多普勒原理，通過發(fā)射與反射信號的頻率差異可以精 確測量目標相對于雷達的運動速度，進一步通過多目標檢測與跟蹤算法實現(xiàn)多目標分離與跟蹤。
主流毫米波雷達主要功能為測角、測距與測速，故也稱之為3D毫米波雷達。此前特斯拉Auto Pilot就是由3D毫米波提供運算支持，但是3D毫米波雷達固有的缺陷為無法測量物體高度。3D毫米波雷達另一個缺陷是信噪比太低，存在大量誤測。
4D毫米波雷達也解決了3D毫米波雷達識別靜止目標困難、橫向移動檢測不足、缺乏高度信息、穿透力不足、分辨率較低、延遲大等多種局限。
4D毫米波雷達相比傳統(tǒng)雷達，增加了俯仰角的測量信息，并且角度分辨率可達到亞度（<1°）級別，能夠通過輸出大量的測量點清晰地呈現(xiàn)出目標障礙物的輪廓。4D成像雷達也能通過神經(jīng)網(wǎng)絡技術，根據(jù)呈現(xiàn)的點云圖像信息，對道路的使用者和障礙物進行目標檢測及分類，可在最遠300m處檢測、區(qū)分、追蹤多個靜止和移動的目標。
雖然在點云密度與質(zhì)量方面，4D毫米波無法與可達到幾十萬甚至百萬點云密度的高線數(shù)激光雷達相提并論，其短期難以做到1°以下的角度分辨率，也無法比擬百線激光雷達水平與垂直角度分辨率可達到的0.1-0.2°。
但其未來在分辨率上或可逼近16-64線的激光雷達，而且與攝像頭和激光雷達相比，毫米波雷達受天氣影響較小，惡劣天氣條件帶來的環(huán)境污垢或水滴折射不會影響雷達工作；同時，4D毫米波雷達能夠穿過前方障礙物探測到激光雷達無法探測到的前前方障礙物；最關鍵的是，4D毫米波雷達擁有很大的成本優(yōu)勢，成本可以達到約為激光雷達的1/10。
4D 毫米波雷達是傳統(tǒng)毫米波雷達的升級版，4D指的是速度、距離、水平角度、垂直高度四個維度。
相比傳統(tǒng) 3D 毫米波雷達，4D 毫米波雷達增加了“高度”的探測，將第四個維度整合到傳統(tǒng)毫米波雷達中。
4D毫米波雷達被視為未來車載雷達的一種可能的標準配置，因為它在多方面優(yōu)于傳統(tǒng)的毫米波雷達和低線激光雷達，能與高線激光雷達互補。預計這種雷達將被廣泛應用于各種車型中。
與傳統(tǒng)雷達產(chǎn)品相比，4D毫米波雷達能夠突破在靜止目標識別、橫向移動檢測、高度識別、區(qū)分鄰近物體和探測隱藏車輛等方面的限制。
而與激光雷達相比，它在某些性能指標上已經(jīng)非常接近，且在惡劣天氣和環(huán)境下的性能受影響較小，成本僅為激光雷達的十分之一。
在軟件定義汽車領域，4D毫米波雷達能夠提供更多的數(shù)據(jù)和更可靠的解決方案，以支持自動駕駛技術的發(fā)展。
傳統(tǒng)毫米波雷達也叫3D毫米波雷達，具有3個維度的信息，分別是距離、速度、方位角，不含有高度信息。
l 距離探測：通過計算經(jīng)過調(diào)制的連續(xù)調(diào)頻FMCW信號與回波之間的頻率差來計算距離，雷達發(fā)射FMCW電磁波，速度為光速。
l 速度探測：通過多普勒效應探測目標與自車的相對運動速度，如需要目標絕 對運動速度，則需要整車提供自車運動速度信息輸入進行補償?shù)玫健?/span>
l 方位角探測：通過相位法測角原理，利用不同接收天線陣元間接收回波的相位差計算方位角。
4D毫米波雷達在此基礎上增加高度信息，形成4維信息輸入。避免了以往對于路牌、地面井蓋、跨線橋等目標的誤識別。
l 4D毫米波雷達配備了縱向天線，并且天線的數(shù)量比以往更多。這不僅使得它能測量俯仰角度，還提高了角度分辨率、速度分辨率和距離分辨率。
與激光雷達對比
激光雷達以其超精 確的角度分辨率在3D測繪和地圖制作方面表現(xiàn)出色，但在速度估算和遠距離檢測方面存在局限。
它非常適合于高分辨率的3D環(huán)境測繪，能夠準確地檢測空間、邊界和汽車的定位。
但激光雷達在估算速度和遠程檢測物體方面能力有限。
此外，它也易受惡劣天氣和路況的影響，這可能導致維護和穩(wěn)定性成本的提高。
毫米波雷達的獨特優(yōu)勢在于它能夠精 確測量速度和距離，并且不受惡劣天氣和環(huán)境的影響。
它的檢測范圍已經(jīng)擴展，未來可能達到300米以上，遠超過攝像頭和大多數(shù)激光雷達傳感器。
與攝像頭和激光雷達不同，毫米波雷達可以在所有天氣和光照條件下可靠工作。惡劣天氣下的環(huán)境污垢或水滴不會影響其性能。
由于雷達在毫米波頻率下工作，它甚至可以穿過一些介電材料（例如汽車保險杠）發(fā)射信號，無需開放的窗口，從穩(wěn)定性和美觀性角度來看，這使其成為更佳選擇。
4D毫米波相較于激光雷達的主要優(yōu)點：
1）不受天氣影響。毫米波的分辨率越高，穿透能力越強、大氣衰減小、受雨雪煙塵 等天氣影響小，故而毫米波雷達具有全天時全天候的工作能力。
2）測速?？赏ㄟ^多普勒效 應直接測速，并且測速精度較高，可以對攝像頭等其他傳感器形成互補。
3）成本低。4D 毫米波雷達主流方案是基于硅基的 CMOS，成本較激光雷達更低。
4）測距長。4D 毫米波 雷達可實現(xiàn) 300m 甚至更遠范圍的覆蓋，激光雷達一般感知距離在 210-250m 左右；
5）穿透性強在一些場景上表現(xiàn)更優(yōu)。例如理論上可以直接通過穿透實現(xiàn)對前前車的識別與探測。
缺點：
性能不及激光雷達。目前 4D 毫米波雷達的方位角*俯仰角分辨率 1 *1 度左右；激光雷達可達到 0.1*0.1 度。
多普勒效應的局限性。在對橫向移動的物體、距離較近的 兩輛車、人車等場景的識別上尚存在缺陷。
毫米波雷達的表現(xiàn)并不至于想象中那么強，它只是傳統(tǒng)3D毫米波雷達的升級版，點云數(shù)量還只是8-16線激光雷達的水平，從精 確性方面看，主流的128線激光雷達仍有自己的獨特之處
傳統(tǒng)雷達在高速行駛時探測距離 210 米，而華為高精度 4D 雷達探測距離達到 280 米，可提前識別目標。傳統(tǒng)雷達不支持泊車模式，垂直視野 18°，距離精度 20 厘米，無法識別小障礙物和高處障礙物，容易在停車時發(fā)生碰撞剮蹭。而華為高精度 4D 雷達支持泊車模式，垂直視野可達 60°，提升 3 倍，距離精度 5 厘米，提升 4 倍，可識別高處和小障礙物，泊車時能及時發(fā)現(xiàn)潛在威脅。
以賽恩領動 4D 毫米波雷達 SFR-2K 為例，單幀輸出 2048 點云，實現(xiàn)水平角度分辨率 1o，點云數(shù)是傳統(tǒng)毫米波雷達 8 倍。
此外四芯片 SIR-4K 有 192 通道，4096 點云輸出與 64 線激光雷達可以一較高下，水平方向角度分辨率也提升到 0.5o。
4D毫米波雷達&激光雷達：
l 主動式電磁波探測-毫米波30-300GHZ、1-10mm（77G-3.9mm）；激光納米波,10萬GHZ、905nm和1550nm
l 汽車毫米波雷達24G(短程雷達，帶寬窄250M)、60G（不太使用）、77G（趨勢、中長程雷達76-77G長程&77-81G短程）
l 毫米波距離可以300米以上、激光一般200米以內(nèi)
l 毫米波點云基本是幾萬點/秒，相當于8線或16線的激光雷達；32線和64線激光雷達基本可以達到100萬點/秒
l 毫米波采用FMCW連續(xù)調(diào)諧波測量技術，激光多數(shù)采用TOF測量技術
l 毫米波基本是全天候的，攝像頭+毫米波成本=1/2激光雷達，使用機維護成本都遠低于激光雷達
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