毫米波雷达系列（五）：4D成像毫米波雷达、一般毫米波雷达、激光雷达的优劣势对比
平时的工作中，在日常工作中经常需要面对各类测量设备的选择题：4D成像毫米波雷达、常规毫米波雷达与激光雷达等技术产品。
1. 基本概念
先明确一下本文所指的这3个“雷达”的定义：
- 4D成像毫米波雷达 ：具有较高的俯仰测角分辨率且达到3万点/秒以上的前向4D毫米波雷达系统，并非仅指某单一型号设备。例如Conti ARS540、BOSCH FR5CU、ZF FRGen21以及Aptiv FLR7HD等均属此类设备范畴；
- 一般毫米波雷达 ：不具备较高的俯仰测角分辨率且达到4千点/秒以下的前向（三维）毫米波雷达系统，在应用上多服务于L2及更低的工作场景。例如BOSCH FR5CP与Conti ARS410等设备即为此类应用配置；
- 激光雷达 ：当前主流采用半固态技术实现前向长距离主激光雷达设备，并非特指单一型号产品。包括禾赛AT128、速腾M1P等多种产品型号均可满足相关技术要求；
2. 4D成像毫米波雷达 vs 一般毫米波雷达
4D成像毫米波雷达和一般毫米波雷达的对比，汇总如下表所示：
可以看出，在性能上4D成像毫米波雷达全面超越传统毫米波雷达系统；然而其高昂的价格仍然制约着其推广使用
然而，在现实中的量产车型中，4D成像毫米波雷达技术的应用程度仍然相对有限 ，我认为主要原因可能涉及三个方面。
- 普通毫米波雷达对于大多数L2场景的应用已经足够完善，并且考虑到该技术投入运营的时间相对较长，在此期间市场已形成稳定的供应链支持较高的产量规模；因此单从成本角度来看，在当前市场环境下（价格降至300元左右），主机厂并不具备足够的动力去更换同样性能但成本更高的4D成像型式；
- 尽管4D成像型式的应用经验尚处于起步阶段（应用经验较为匮乏），但在实际使用中展现出较高的可行性（尚不清楚如何发挥这一技术的潜力）；
- 虽然激光雷达的价格略高于4D成像型式（在实际使用中展现出较高的性价比），但其高昂的价格并未因此而被市场接受（配置激光雷达的车辆让人感觉更具科技感）；不过就目前来看，在高级别自动驾驶汽车系统的设计架构中（行业应用较为成熟），主机厂反而倾向于采用价格更为昂贵但功能更为完善的解决方案；
随着4D成像毫米波雷达逐渐为公众所认知后, 技术正不断进化, 从而满足更多对自动驾驶级别要求较高的车辆需求, 这种需求主要集中在L2+及以上的级别, 目前已有诸多中高端汽车制造商开始采用该技术, 包括特斯拉、蔚来ET9和理想等品牌
装备4D成像毫米波雷达的蔚来ET9：
3. 4D成像毫米波雷达 vs 激光雷达
4D成像毫米波雷达和激光雷达的对比，汇总如下表所示：
4D成像毫米波雷达的点云密度接近于32线激光雷达的密度水平，在当前市场中占据明显劣势。
对比图如图所示。白色标记代表激光雷达，绿色标记代表4D毫米波雷达（来源：TJ4DRadSet数据集）。
图片来源：4D Millimeter-Wave Radar in Autonomous Driving A Survey
由于两者探测原理存在差异，在点云密度这一指标上4D成像毫米波雷达无法与激光雷达相媲美。然而，在测距精度、速度测量能力以及穿透性能和适应复杂环境方面，则展现了显著的优势。
因此，在实际的自动驾驶系统中，在充分结合两种技术各自的优势时，则可以通过协同作用与多层保障相结合的方式，在取长补短的同时实现更好的整体性能表现。
雷达识别前前车：
另外，在某些特定情况下（如），毫米波雷达的电磁波通过衍射和折射等方式作用于被测物体表面或内部介质中，并成功探测到激光雷达难以识别的区域。
4. 总结
尽管外界普遍认为特斯拉最为抗拒雷达技术，但如今其新车中已经开始安装先进的4D成像毫米波雷达。这些新型传感器不仅具备更高的探测精度，并且采用了性能更为卓越且集成度更高的专用芯片。随着这批新型4D成像毫米波雷达逐步实现量产，在未来几年内它们将在汽车制造中得到广泛应用。我相信这些先进技术的特性将会逐渐被开发工程师所熟悉，并最终实现它们的巨大潜力。
在自动驾驶技术的发展进程中，第四代（4G）毫米波雷达将不可避免地成为实现这一目标的关键技术之一。
TESLA装配的4D成像毫米波雷达
注
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