安全,不舍昼夜——4D毫米波成像雷达的正确打开方式

发布时间:2025-07-01

雷视融合的应用能够为辅助驾驶系统装上一双视域更宽广、全天时全天候稳定运行的“感知之眼”,满足复杂驾驶场景下的安全需求,让安全守护更快一步。

 

随着辅助驾驶的能力边界不断拓展,应用场景愈发复杂,行业对于安全的关注更加密切。6月4日,全国标准信息公共服务平台公示了《智能网联汽车组合驾驶辅助系统安全要求》拟立项强制性国家标准项目信息,旨在进一步提升L2级辅助驾驶的整体安全水平。这一信息的公示,意味着行业即将进入“强监管”时代,安全,将成为新的刚需。

感知作为辅助驾驶技术链上游环节,是其安全性能的基石所在,辅助驾驶系统传感器方案设计的重要性不言而喻。着眼于适用范围更广的辅助驾驶安全冗余需求,几何伙伴行泊一体辅助驾驶系统全系搭载自研高分辨率4D毫米波成像雷达(以下简称“4D成像雷达”),通过“视觉+4D成像雷达”异构信息融合感知技术路径,以更易于量产的传感器配置为辅助驾驶系统提供精准的全天时全天候感知结果,助力安全可靠的辅助驾驶功能加速上车,切实守护“安全”最大公约数

 

感知冗余新高度:安全新规下的真实需求

 

现阶段,辅助驾驶系统传感器设计存在三种主流方案,在性能与成本等维度各有优劣。

纯视觉方案

 

 

硬件成本优势显著,易于部署;但在测速、测距精度方面存在天然劣势,易受到光线变化与天气影响,且对于算法要求较高。

视觉+激光雷达融合方案

 

 

激光雷达具有高精度目标检测能力,探测距离进一步提升,在高端车型装配较多;但抗干扰性与穿透能力有所不足,短期内该类方案在经济车型上的量产也面临着硬件成本的制约。

视觉+4D成像雷达融合方案

 

 

4D成像雷达具有更强远距离探测能力,以及优秀的全天时全天候特性;与视觉融合,在恶劣天气及光线条件下依然能够为辅助驾驶感知系统提供安全冗余;整体方案性价比优势显著,更易实现规模化量产。

由于增加了俯仰向测角能力,4D毫米波雷达解决了传统毫米波雷达在测高、静止目标探测及目标细节分类等方面的瓶颈。同时,相较于常见的4D毫米波雷达,4D成像雷达通常由6T8R或者更多射频通道数量构成,具备更优空间分辨率与探测能力,可提供高密度、高精度的稠密点云数据,准确勾勒目标三维轮廓。

 

▲ 几何伙伴自研高分辨率4D毫米波成像雷达Ares-FR6C

 

几何伙伴行泊一体辅助驾驶3.0系统(以下简称“G-PAL 3.0系统”)为例,该系统在感知方案设计上应用了“视觉+4D成像雷达”融合感知路线,搭载自研Ares系列4D成像雷达,采用多射频芯片级联+虚拟MIMO技术,在小算力平台上对重点区域(一般为前方三车道)进行了轻量化空域超分辨探测,峰值能力可输出每秒20000点的高质量点云。得益于4D成像雷达的全天时全天候性能,G-PAL 3.0系统在雨雪雾霾、强光逆光等各种特殊工况下也能稳定胜任厘米级精准感知任务,探测距离远达350m,目标轮廓还原及前车检测能力进一步提升。

根据《智能网联汽车组合驾驶辅助系统安全要求》公示信息,该标准适用于装配了组合驾驶辅助系统的M和N类汽车(涵盖轿车、SUV、MPV等常见车型),规定了组合驾驶辅助系统的通用技术要求,主要包括运动控制能力、驾驶员状态监测、驾驶员干预、系统边界及响应、系统探测能力、系统安全性要求、功能安全等方面,并规定相应的审核要求,明确典型工况的试验方法。

值得注意的是,在公示内容中,预期功能安全验证的目标物包含了雪糕筒/交通锥筒、水马、掉落纸箱、小动物、异形车辆、施工路段等非常规障碍物,且要求测试车辆在距离目标物至少200m时开始试验并确保安全停车或避障,这对辅助驾驶系统的远距离静止障碍物、弱小目标、异形目标检测能力提出了更高要求。

此类法规场景,仅依靠目前的视觉方案+3D毫米波雷达预计难以通过;而几何伙伴4D成像雷达具备强大的远距离探测能力,同时新一代波导雷达产品的异形、弱小目标检测性能实现了跨域式提升,能很好满足测试法规场景以及常规驾驶场景的感知要求,保障法规项测试通过的同时,大幅提升日常场景的辅助驾驶性

 

▲ 几何伙伴4D成像雷达原始点云-雪糕筒识别

 

与常见的4T4R单片4D毫米波雷达相比,几何伙伴4D成像雷达的双片级联设计在前向车辆检测、隧道目标检测以及水马、轮胎等静止障碍物检测等场景中能够更好释放有效目标信息,降低漏检率,且对于弱小目标的识别能力更强,在机非人混行路段及拥堵路段的感知表现更加稳定。

再来看辅助驾驶的典型corner case,“鬼探头”作为事故高发场景,一直以来都是纯视觉方案的痛点所在,对于系统感知能力和决策时间提出了较高要求。而4D成像雷达信号穿透性强、具备更低时延与更高方位角分辨率的特性,使其可在遮挡区域中有效检测到行人目标,为决策系统留出更充裕的反应时间,有效提升“鬼探头”、cut-in场景下的行车安全性。

 

▲ G-PAL 3.0系统-静止车辆与“鬼探头”行人目标识别

 

另一个代表场景则是恶劣天气与极端光照环境。例如,大雨中相机图像受损较为严重,而4D成像雷达点云则不受天气影响;车辆进出隧道时,突如其来的光线变化可能会使摄像头短暂失效,且隧道的多重反射/多路径干扰以及水雾粉尘等复杂环境会使激光雷达产生较多噪点,探测精度受到影响,而4D成像雷达则能够稳定输出高置信度的目标信息,为辅助驾驶系统感知能力提供可靠托底保障。

 

▲ 相机图像与4D成像雷达点云效果对比-大雨天气

 

▲ 相机图像与4D成像雷达点云效果对比-隧道场景

 

同时,通过高度维测量能力的提升,这套方案可解决高空可通行障碍物、低空可通行障碍物与不可通行障碍物的误判,精准识别高架、高空路牌、低矮地缝、路沿、井盖等目标,有效应对感知中的长尾问题

 

G-PAL 3.0系统-低矮/高空障碍物识别

 

 

基于以上种种特性,雷(4D成像雷达)视融合的应用能够为感知方案提供更加充足的安全冗余,为辅助驾驶系统装上一双视域更宽广、全天时全天候稳定运行的“感知之眼”,满足复杂驾驶场景下的安全需求,让安全守护更快一步。

 

软硬件深度耦合,充分释放性能潜力

 

从雷达设计到融合感知算法开发,考验的是软硬件深度耦合的全栈能力。近年来,几何伙伴在视觉+4D成像雷达融合感知领域持续深耕,进化出了较为先进的4D成像雷达设计技术与多模态融合感知算法。

为了在有限的收发通道数下达到最优系统性能指标,几何伙伴提出了基于智能优化最优求解的超分辨二维稀疏阵列设计技术,将4D成像雷达阵列进行网格划分并进行二进制编码,以最高峰值旁瓣比、最高角分辨率为稀疏化准则,降低阵列消耗,实现超分辨感知,达到虚拟扩展10倍以上通过数量的效果。

针对传统校准方法全空域测角精度不高以及空域全覆盖校准效率低的问题,几何伙伴提出了基于半物理半虚拟相结合的全通道全波位敏捷校准,将通道间相位误差分为理论空间相位差,以及各通道间的硬件相位差两部分,通过软硬件结合的方式进行高精度通道校准,将校准效率提升了21倍。

4D成像雷达输出的点云图像中包含了大量的目标轮廓特征,可以实现目标分类和目标识别,并与视觉等其他模态感知手段进行更前级的融合感知。基于雷视BEV特征融合+规则混合策略,G-PAL 3.0系统的场景适应性和泛化能力得到了有效提升。通过算法的进一步优化,几何伙伴4D成像雷达能够极致发挥小算力平台能力,实现高质量点云和稳定目标级信息输出,整体达到了性能与成本之间的平衡,助力打造更高性价比的行泊方案。

此外,4D成像雷达的高密度点云可更加细致地勾勒道路环境,支持室内外场景下的SLAM(即时定位和建图)功能,大幅提升建图定位精度和鲁棒性,并引入停车位等语义地图信息,进一步提升泊车时的空间车位检测准确性。

 

▲ 几何伙伴4D成像雷达SLAM应用-夜间场景

 

经过长期技术积累,几何伙伴4D成像雷达不仅能够为辅助驾驶系统提供强大感知性能支持,同时也充分考虑到了工程化量产需求,外形设计兼容性强,体积易于装车,无需更改车辆结构即可完成方案部署,功耗进一步降低,可适配更多车型。

伴随着G-PAL行泊一体辅助驾驶系统的持续进化,几何伙伴4D成像雷达产品矩阵也在设计上不断推陈出新:新一代8T8R雷达采用双级联波导天线设计,对弱小目标的探测能力提升30%以上,方位精度提升50%以上,俯仰分辨率提升25%,俯仰精度提升达100%,实现了对双级联微带产品性能的全面超越,此外此产品支持通过以太网同步传输1DFFT数据;下一代8T8R和4T4R卫星雷达可通过GMSL同轴电缆,输出RawData到域控中进行处理,一方面在域控算力保证下将雷达性能发挥到最优,另一方面也有效降低了整体系统方案成本。

当前,L2及更高级别的组合辅助驾驶功能多装配于15万元以上车型,在经济车型中仍然存在巨大的增长空间。而“视觉+4D成像雷达”方案作为可全天时全天候运行、极具性价比的技术路线,能够为辅助驾驶系统提供高效安全冗余支持,且深度契合技术平权趋势,正在受到越来越多主机厂的青睐。高工智能汽车研究院预测数据显示,到2025年,4D成像雷达将占据前向雷达市场超40%份额,迎来量产上车的黄金发展期。随着安全法规的逐步落地,这条技术路线亦将精准切中市场需求,显露出令人瞩目的商业竞争力。

 

写在最后

 

长期以来,“精准感知,智行安达”的理念驱使着几何伙伴不断前进。作为系统级供应商,几何伙伴以雷视融合为感知底座,不断探索辅助驾驶系统的安全应用边界,积累起深厚的技术底蕴与工程化经验,实现了行泊一体辅助驾驶系统产品的持续迭代。未来,几何伙伴也将继续打磨创新能力,将技术价值真正转化为用户价值,以全域可靠、全民可用为目标,为行业带来更多极致智价比与性价比的整体解决方案,推动辅助驾驶技术迈向更加安全可靠的新篇章。