只要談及自動駕駛，最重要也是最基本的因素就是感知。
簡單來說，想要讓汽車實現自動駕駛，就需要讓汽車「看清」或收集到車輛周邊的交通環境數據，從而能夠根據「看到」的環境隨時做出決策，讓自動駕駛汽車可以安全駕駛。那麼，想要「看清」周邊的環境，離不開加裝在車輛上的毫米波雷達、激光雷達及車載攝像頭等硬件設備。
我們都知道，攝像頭的觀察能力相比人類肉眼更易受極端天氣、光線等因素的影響，因此通常會搭配毫米波雷達使用。但是這種方案分辨率較低，且獲取數據不夠豐富，因此被大多數車企所放棄，很多車企轉而投向了激光雷達陣營。
雖然激光雷達可以彌補視覺算法的「盲區」問題，但就目前而言，高昂的成本限制了其大規模的量產應用。就是在這種情況下，4D成像雷達誕生了，而且似乎有希望成為毫米波雷達和激光雷達的折中選擇。
那麼，4D成像雷達到底是何方神聖？真的可以取代激光雷達嗎？
4D究竟是哪4個「D」？
其實，4D成像雷達可以看作是毫米波雷達的進階版本。而毫米波雷達是一種已經比較成熟的技術，可以通過發射並接收反射回來的電磁波，計算出物體的距離、方位、速度三個數據，這也就是我們高中物理所學到的多普勒效應。
距離、方位、速度也就構成了3D的含義，所以我們熟悉的毫米波雷達已經是3D的了。但這個3D和我們通俗講的「空間3D」並非相同的意思，這一點不要混淆。
傳統的毫米波雷達已經可以檢測靜態障礙物，能夠準確知道目標與雷達之間的距離、方位、速度信息，但因為不具備測量高度的能力，因此難以判斷前方靜止物體是在地面還是在空中。車載攝像頭也只能拍攝到2D平面圖像，即便通過深度學習的輔助，依舊無法精準測得周圍物體與自動駕駛汽車之間的距離。因此，這也是早期因系統誤判而導致的「自動駕駛」事故的部分誘因。
所以，在攝像頭技術飛速發展的同時，提高毫米波雷達的判斷能力也被一同提上日程。畢竟對於毫米波雷達而言，最難的是判斷靜止物體。如何將井蓋、減速帶等較小的靜止物體及交通標識牌、龍門架等很高的「空中障礙物」區分開來，就成為毫米波雷達再次被升級進化的原因。正因如此，4D成像雷達應運而生。
4D成像雷達算得上是毫米波雷達的進階版本，在普通毫米波雷達的基礎上，增加了高度數據，也就是「3D+1D」的含義。在多了一個高度探測值的數據下，毫米波雷達不僅提高了「視力」範圍，也讓探測範圍和分辨能力都有所增強。
將高度這第4個維度整合到傳統毫米波雷達中後，就可以更好地了解和繪製環境地圖。讓測到的交通數據更為精準，就可以有效解析測得目標的輪廓、行為和類別，從而適應更加複雜的道路。如果能識別更多小物體、被遮擋部分的物體及靜止或橫向物體，也就能精準地了解車輛需要在什麼情況下剎車，從而提供給決策規劃更多可依賴的信息。
以華為4D成像雷達為例，這款雷達採用了12個發射通道、24接收通道，整體具備了12*24，也就是288通道，比常規毫米波3發4收的天線配置整整提升了24倍。信道越多，意味着可以形成越多的點，也就有更高的分辨率。而通過這些點，可以識別出目標的輪廓、類別、行為，這也就是成像的意義。
從性能效果來說，4D成像雷達算是3D毫米波雷達的升級版。另一方面，從成本上看，4D成像雷達的成本也僅為激光雷達的10%-20%。所以，在激光雷達之後，4D成像雷達極有可能成為自動駕駛傳感器市場上的下一個爆點。
能取代激光雷達嗎？
其實早在2018年，德州儀器就提出了4D成像雷達的概念，直到2021年，4D成像雷達才迎來「正式出道」。一時間，大陸集團、Waymo、安波福、華為等科技巨頭紛紛推出新品，同時也引得傲酷、蘇州毫米波、安智傑等諸多新興玩家紛紛押注布局。但真正搭載該項技術的量產車到現在還沒有等到，激光雷達倒是已經開始交付使用了。
從工作原理上來講，激光雷達和毫米波雷達基本類似，都是利用回波成像來顯示被探測物體的。不過激光雷達發射的電磁波是一條直線，以光粒子發射為主要方法，而毫米波雷達發射出去的電磁波是一個錐狀的波束，這個波段的天線主要以電磁輻射為主。
從探測精度上來看，激光雷達具有探測精度高、探測範圍廣及穩定性強等優點。在精確度方面，毫米波雷達的探測距離受到頻段損耗的直接制約，也無法感知行人、非機動車等，並且對周邊所有障礙物無法進行精準的建模。單從這一點來看，4D成像雷達的精度就大不如激光雷達。
再從抗干擾能力上來說，由於激光雷達通過發射光束進行探測，受環境影響較大，光束受遮擋後就不能正常使用，因此無法在能見度低的雨、雪、霧霾、沙塵暴等惡劣天氣中開啟。而毫米波雷達穿透霧、煙、灰塵的能力強，因此可以在糟糕的天氣中使用。在抗干擾能力這一點上，4D成像雷達又能扳回一城。
所以，激光雷達和毫米波雷達其實各有優劣，目前誰也無法完全取代對方。兩者甚至有一種相輔相成、彼此取長補短的關係，只不過在激光雷達高昂的成本面前，4D成像雷達的性價比就凸顯了出來。
目前我們能在市面上買到的車，搭載的駕駛輔助級別基本還是L2級，以及一些預埋的L3級駕駛輔助系統，其實並不需要那麼高線束的激光雷達。這時候，4D成像雷達如果可以輔助L3級功能落地，那麼便可以得到廣泛運用。
從激光雷達來看，高精度車載激光雷達產品生產商主要集中在國外。從毫米波雷達的產業布局來看，目前也主要是被海外的巨頭控制着，國內尚屬於起步階段。激光雷達精度高，但成本也高昂，是毫米波雷達的數十倍，因此毫米波雷達也憑藉更高的性價比及自身其他性能優勢得以被廣泛運用。
當然了，4D成像雷達目前還面臨著很多的技術難點。除了產品本身的一致性、可靠性等問題外，在大陣列多通道下，如何保證相位校準也是個考驗，這裡包括了水平角和俯仰角，校準難度變得更高。
大師觀察
從現今的技術來看，要想實現完全自動駕駛還有相當大的難度。4D成像雷達的出現，或許可以一定程度上降低或取代對激光雷達的使用，但要真正做到量產裝車並非易事。受限於上游材料供應鏈，4D成像雷達現在還處於發展的早期，距離真正大規模商業化應用還有很長的路要走。
