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深度揭秘华为高分辨成像雷达

来源:     作者:信息发布人员     发布时间:2021年05月17日     浏览次数:         

  2021年,华为首次公开发布高分辨成像雷达产品和解决方案。华为融合感知产品部Radar & Camera总经理苗立靖就成像雷达3大核心能力(大阵列高分辨、大视野无模糊、4D高密点云)和6大价值场景进行了全面的阐述。

  相比激光雷达和摄像头,毫米波雷达具备极佳的测速能力、极佳的天气和光线鲁棒性(不受光线和雨雪天气影响),以及非视距被遮挡目标的独特探测能力。高分辨4D成像雷达在继承这些优势的同时,大幅提升分辨率,目标检测的置信度和检测范围(如距离和FOV),同时进化出像激光雷达一样的高密度点云,可带来丰富的感知增强应用,比如环境刻画,雷达构图,定位等,也可以通过多雷达的点云级融合,更好实现车周的360°检测。4D成像雷达必然会带来革命性的变化,成为高阶自动驾驶下一个必备武器。4D是指检测目标的4个维度,包括它的速度、距离、水平角度和垂直角度,传统雷达水平分辨能力不足,不支持垂直分辨,导致看不清,看不准。近年来自动驾驶事故中,感知不足是重要原因之一,比如没有有效识别静止车辆或事故车辆,隔离桩或护栏判断不准导致严重事故。

  4D成像雷达大幅提升水平和垂直的角度测量能力,满足全目标,全覆盖和多工况的感知要求,逐步接近理想传感器目标,将和摄像头、激光雷达形成有效融合和冗余,打造满足自动驾驶要求的感知铁三角。

  华为正式发布的下一代高分辨4D成像雷达,在3个方面实现能力的断代性提升:

  第一个是大阵列高分辨。提高角度分辨,单纯依靠软件算法虽有部分优化方案,但华为认为更普适、更可靠的方式是增加天线阵列,加大天线口径,实现能力的跨越式提升。华为高分辨4D成像雷达采用12个发射通道,24接收通道,比常规毫米波3发4收的天线配置,整整提升了24倍,比业界典型成像雷达多50%接收通道,这是短期可量产的最大天线配置成像雷达。通过这样的超强硬件配置,水平角分辨率将从传统的3~4°,提升到1°,垂直高度分辨也从无到有,达到2°,这是天线能力实口径,软件优化还有进步空间。更重要是角测量精度也将从0.2°度提升到0.1°,对城区拥堵等密集场景非常有意义。

  第二是大视场无模糊。水平视场从90°提升到120°,垂直视场从18°提升到30°,纵向探测距离从200米提升到300米以上。覆盖范围(距离+FOV)的扩展,一方面由自动驾驶功能驱动,另一方面来自多传感器融合冗余需求。例如,8MP摄像头采用30°+120°两个模组,实现远距30°内,大于500米车辆感知,近距支持120°内的200米覆盖。

  通过大阵列设计,一个4D成像雷达可支持远近两种波形,兼顾远距和近距广角覆盖,长波形支持18°内超过300米覆盖,短波形实现120°内的150米覆盖,完全满足十字路口等城区场景要求,将对齐摄像头和激光雷达目标;还要特别强调的是无模糊能力,传统雷达角度测量有多义性,就是一个目标可能计算出多个角度方向,需要进一步算法消除。华为4D成像雷达通过天线排布和信号处理优化,实现角度无模糊,准确识别目标,在人车混流、十字路口的多目标场景非常有用,可以避免角度模糊结果和真实反射混到一起,减少虚警,形成高置信度点云,并简化后端点云跟踪算法,避免多帧消除的处理时延。

  第三是4D高密点云。作为综合能力提升的结果,毫米波雷达也可以像激光雷达一样支持高密度点云。成像雷达的4D点云,也就是速度,距离,水平角度和垂直高度,相比激光雷达点云,多一个速度维度,可以有更多的维度对目标物体进行诠释;相比传统雷达,4D点云带来丰富的感知增强应用,比如环境刻画,雷达构图,定位等,也可以通过多雷达的点云级融合,更好实现车周的360°检测,这将会带来革命性的变化。比如利用MDC的大算力资源,引入AI方案增强目标跟踪;也可以基于点云,实现分米级精度的构图与定位。需要补充的是,因为毫米波的天气和光线鲁棒性非常好,基于毫米波的构图与定位将有非常大的应用空间。

  华为高分辨4D成像雷达可总结为3大能力,6大价值:

  3大能力:4倍分辨率提升,大视场无模糊,4D高密点云。

  6大价值:高速巡航超远感知,高速巡航避障,城区多目标复杂场景可用,非视距感知,环境刻画,多雷达点云360°融合。

  正是有着如此之多的独特优势和需求驱动,华为相信,成像雷达必然会成为下一个高阶自动驾驶的必备武器,与高线数激光雷达、高清摄像头一起,赋能高阶自动驾驶。

  (摘编自 数据中心前沿技术)

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