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剖析华为最新ADS成像毫米波雷达方案

微波射频网

2021-04-22

导读：华为于4月18日发布了用于ADS(Autonomous Driving Solution)核心传感器，成像毫米波雷达。趁热乎的，我来分析下华为成像雷达方案。

华为于4月18日发布了用于ADS(Autonomous Driving Solution)核心传感器，成像毫米波雷达。趁热乎的，我来分析下华为成像雷达方案。

华为2019年毫米波雷达项目立项到2021年量产交付，这部分交付的应该是传统毫米波雷达，也就是角雷达，中距雷达（MRR）以及远距雷达（LRR）。而华为重推的是2022 SOP的成像雷达，我们来看看作为华为ADS核心组件的成像雷达特点，以及技术评价，顺便本文也是成像雷达科普。

图1 华为成像雷达

首先华为采用了经典FMCW方案，而没有采用诸如PMCW，OFDM等方案，路线相对保守稳定，这应该是技术调研后的结果。

大概率采用了级联RF-CMOS雷达射频前端+后端基带处理芯片分立方案，也就是目前做成像雷达的主流方案，没有特别的地方。

采用远近扫方案，这是传统前向雷达的典型方案，只不过传统前向雷达的远近扫FoV都比较窄，华为的近距离FoV要宽很多，但是目前成像雷达，比如Conti ARS540能够实现±60°，300m范围环境感知，不区分远近扫，从华为的产品介绍来看离此水平有提升空间。

天线方案也就是收发通道方案采用了12TX24RX，与目前主流级联成像雷达方案的12TX16RX确实不同。也就是接收通道变多了，华为PPT中还特意指出了这一点，较传统雷达有24倍的提升，较业界主流成像雷达有50%的通道数提升。这两个数字是没有错的，目前传统前雷达是3TX4RX，虚拟通道是12，12TX24RX，虚拟通道是288，288/12=24。同理，主流成像雷达是12TX16RX，虚拟通道是192，简单计算可得50%的通道数提升。

图2 华为成像雷达通道信息

需要指出的是，我们设置更多通道的目的当然是提高角度分辨率，包括俯仰以及水平，但是将通道数领先作为商业宣传无可厚非，而作为技术宣传就还不够狠。一方面，我们需要多通道，正所谓巧妇难为无米之炊，如果都没有多通道，当然没法实现高分辨（软件算法实现暂不讨论）；另一方面，有了多通道，相当于赌徒有了一副好牌，厨子有了好食材，但是赌徒有可能将好牌打得稀巴烂，厨子也可能浪费了好食材。意思是如何利用好这288个通道才是体现技术功力的地方，而不是单单看提升了多少通道。比如这288个通道是否都用于DoA，我猜想这288个通道大概率有一部分用于校准，实际用于DoA的会低于这个数字。另外，如何分配水平及俯仰通道数，如何将角度解模糊设计考虑其中，同时又要保证天线布局不会使得雷达板尺寸过大等等，华为的方案还要考虑远扫近扫天线分配，说实话，这块确实很难，目前还不知道华为如何解决，解决到什么程度，发布会当然没必要讲这些，我们到时候拆个雷达看看布局就好分析了哈哈。

另外，PPT中提到，角度水平分辨率为1°，垂直做到2°，我倒是不想只看到这些冰冷数字，完全可以在标定室放些角反射器，这些角反射器同距离，静止，不同俯仰，不同方位，看雷达能够分辨的最小角度的统计结果，能否达到以上指标。

另外，还介绍了4D点云应用，中国场景数据优化，灵活架构（就是融合层次及方案）等信息，说实话，也是中规中矩，没有人无我有，眼前一亮的激动，只期华为做到人有我优吧。如果对这一部分感兴趣，我在公众号（毫米波雷达技术杂货铺），4D雷达板块都有详细论述，感兴趣的可以看看。

图3 华为成像雷达技术特点

我在毫米波雷达技术杂货铺专栏文章，4D雷达之信号处理架构中指出过，高动态范围是成像雷达区别于传统雷达的核心特征之一，非常关键。华为也关注了这一点。从发布会的测试demo视频也可以粗略看到大小目标并行运动点云，不过是否可以稳定跟踪及识别还不能确定。

图4 华为成像雷达动态范围

发布会中还提到了多径处理，用于非视距感知，能将这一点作为亮点分享的国内雷达厂商极少。事实上，视觉方案，激光雷达等传感器都是视距检测，也就是如果有目标被遮挡，摄像头，Lidar是没有办法感知到被遮挡目标的，因为光没法转弯嘛，但毫米波雷达发射接收的是电磁波，存在多径传播现象，也就是说，部分NLOS电磁波能量经前车车底传播，被前前车反射后又经前车车底反射回来被雷达接收。这一点在大陆ARS540公开技术资料中也有提及，如图6，相关非视距传播技术比ARS430提升40%。

图5 华为成像雷达多径处理

图6 大陆ARS成像雷达多径利用

图7 华为成像雷达多径利用

华为成像雷达其他部分，比如护栏识别，垂直测高，远距高分辨，Freespace，雷达数据融合等都属于业内主流技术特点，没太多新意，因为没有公布更多信息，也没有办法进一步评价。

此外，更多的涉及成像雷达水平的技术点也未公开，比如，

1 对于288通道，雷达能否可靠自校准，包括水平及俯仰，这么多通道保证相位不出问题也是很难的，对校准要求极高，这也是Oculii推它的VAI技术的原因之一。

2 跟踪方法未提及，目前主要分享了点云信息，目标跟踪方案及效果未知。

3对杂点的处理未提及，毫米波雷达的一个严重drawback就是杂点虚警问题，华为在这上面否有独特的技术理解还未可知。

4 雷达间互干扰，抗雷达间互干扰是后续雷达部署必须考虑的问题。

5 对VRU的识别，传统毫米波雷达主要应用于高速ADAS，基本不用于城区，那么高速ADAS条件下我们关心对车辆的稳定跟踪就好了，成像雷达的应用面扩展至城区，道路交通参与者在数量以及种类上比高速ADAS场景提升了一个数量级，尤其是道路交通弱势群体（VRU），包括行人，骑行者，骑电瓶车的人，骑摩托车的人，对这些人的稳定检测，跟踪，识别是重中之重，我期待华为成像雷达在这方面的表现。

6 另外就是量产硬件一致性，稳定性，可靠性这些问题。

从公开的测试demo以及PPT讲解，华为的成像雷达在国内基本属于第一梯队，但能否在国际上站稳脚跟还需观察，毕竟ZF，Aptiv，Continental等等都是强劲对手。

中国毫米波雷达产业真正起步也就这几年的事，道路异常坎坷，冲破国外巨头垄断也绝非易事。目前角雷达国内本土企业慢慢开始占有一定份额，前雷达依旧任重道远。事实上，前雷达实现难度远高于角雷达，而成像前雷达更不是一朝一夕的功夫，所以如果我们看到点云demo就欢呼雀跃，不过是自欺欺人罢了，路途遥远，同志仍须努力。我到觉得华为后期完全可以自研雷达芯片，发挥芯片领域，通信领域的优势，从芯片，硬件，天线，算法等各个方面完成跨越式创新，将车载雷达集成通信能力，完成车载通信感知一体化，既能环境成像感知，又能依靠雷达实现车间，车与路端通信，那就很好玩了，可能频段是个问题吧。

【本文图片来自公开技术资料】

来源：毫米波雷达技术杂货铺公众号
作者：叶融茶归