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4D毫米波雷达：成像距离超百米，成本仅为LiDAR十分之一

百家作者：机器之心 2022-08-31 14:40:14

选自IEEE

机器之心编译

编辑：shanshan

4D毫米波雷达的出现，或将为自动驾驶带来革命性的改变。

据 IEEE Spectrum 报道，创业公司 Steradian Semiconductors 的创始人看到了汽车自动驾驶市场上的技术空白，并利用他们的专业知识来填补它。

在 2016 年创办这家无晶圆半导体初创公司之前，创始人曾在知名科技公司工作，为蓝牙、GPS、LTE 蜂窝和无线 LAN 等大众市场无线电技术设计芯片组。他们发现雷达可以用现代技术制造，例如半导体和先进的加工技术，这样它们就可以提取物体的形状、大小和类型。

创始人推测，复杂的雷达芯片和处理器协同工作可以用于自动驾驶汽车，以提取相同的信息，如果不是更多的话。

「我们进行了市场研究和文献调查（包括 IEEE 出版物），发现雷达在汽车行业具有无限潜力，」IEEE 高级成员、公司首席技术官兼联合创始人 Apu Sivadas 说。「雷达回波包含大量隐藏信息，我们认为自动驾驶汽车中使用的现有技术无法充分利用这些信息。」

Steradian 总部位于印度班加罗尔，开发了 4D 毫米波成像雷达系统和与之配套的小型 MIMO（多输入、多输出）收发器芯片组。

「汽车传感正在迅速兴起。我们希望通过雷达实现更多目标。」Sivadas 说。

什么是 4D 成像雷达系统

当前汽车的毫米波雷达主要用于确定目标和发射点的距离、相对速度、方位等信息，所以汽车普通的雷达也叫 3D 毫米波雷达。

4D 毫米波雷达之所以称为 4D，是因为它不仅可以检测物体的距离、相对速度和方位角（球坐标系中的角度测量值），还可以利用时间来确定高度相关的信息。

这也是 Steradian 公司名称的由来。Steradian，即球面度的意思，是立体角的 SI 单位。「具有非常锐利的天线波束的含义。」Sivadas 说。

该 Steradian 芯片是一个集成的 16 通道 MIMO，可作为高分辨率雷达的构建块。它可以跟踪距离、速度、仰角和方位角。

4D 成像雷达系统由两个主要部分组成：发送和接收信号的收发器和将信号转换为图像的成像 / 处理芯片。

Steradian 提供最先进的 28 纳米 CMOS 芯片，为其 4D 传感器供电。雷达芯片是一个集成的 16 通道 MIMO，可作为高分辨率雷达的构建块。Sivadas 说，在市场比较中，Steradian 的收发器具有最高的输出功率和最低的噪声以及最少的失真。

他说，该雷达系统工作在 76 至 81 GHz 频段，除自动驾驶汽车外，还可用于智能交通基础设施。「该装置可以安装在高速公路或十字路口以监控交通，例如计算车道上的车辆数量、自动控制交通信号灯或监控车辆的速度。」

Steradian 为其技术提交了 26 项美国专利申请，迄今已获得 9 项专利。「我们是一家端到端的产品公司。」他说，「进入雷达的先进技术——如天线、雷达半导体芯片组、信号处理器和软件，我们负责整个产品架构。」

「汽车行业正在评估 4D 雷达传感器在自动驾驶汽车中的使用。」Sivadas 认为，批量生产的成像装置的价格与当今的传统雷达相当。

赛道拥挤，Steradian 抢跑

某种程度上，4D 毫米波雷达可以说是 3D 毫米波雷达的升级版。与激光雷达相比，首先 4D 毫米波雷达的成本上仅为激光雷达的 10%-20%，其次，激光雷达存在一个缺陷：容易受到雨雾天气变化的影响。而 4D 成像雷达就算遇到下雨天气，侦测范围还是可以达到数百米。

随着自动驾驶技术的进一步发展，4D 毫米波雷达的渗透率会逐渐增加。根据 Yelo 预测，未来全球 4D 毫米波雷达的市场在 2027 年达 35 亿美元。

目前，这个赛道已经相当拥挤，不仅有 Continental、Bosch、Hella、Denso、Aptiv 和 Veoneer 等传统巨头，还有 Ainstein、Arbe、Oculii、RFIsee、Vayyar 等新势力。在中国，华为、华域、福瑞泰克、森思泰克、楚航科技、威孚科技等公司也对该领域进行了布局。

Sivadas 表示，Steradian 的智能交通系统原型正在由大约 20 家公司进行测试。由于最近建立了几家合作伙伴关系，该公司通过销售其系统获得了收入。今年 2 月，Steradian 签署了一项与移动公司伟世通合作生产增强型先进驾驶辅助系统的协议。3 月，Steradian 与 Astra Microwave Products 签署了一项合作协议，为交通管理系统生产雷达模块。

「我们已经完成了大型公司所需的许多相同功能，例如定义产品和架构、执行它们、添加领先于市场的功能，以及招聘人员并建立他们的能力。」Sivadas 说。

与其他初创公司一样，Steradian 也面临着募资的挑战。前三年，该公司是自筹资金的。Steradian 现在有几位投资者，他们从风险投资家和一些对汽车传感技术感兴趣的科技公司那里获得了资金。

「如何让第一批投资者相信我们，这是最大的挑战。」Sivadas 说。

资料来源：https://spectrum.ieee.org/steradians-4d-imaging-radar

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