3D打印天线、球型外观、180度视场角，你没听错，这可能是未来毫米波雷达的新技术革命。
近日，这家研发新型车载毫米波雷达的公司（Lunewave）宣布，A轮融资700万美元，同时，还有两位汽车行业资深高管（保时捷前总裁和安波福前工程副总裁）加盟公司董事会。
在过去不到三年时间里，Lunewave基于3D打印雷达天线及球型毫米波雷达已经迭代至第三个版本——提供了宽频带、高增益和在各个方向形成多个高质量光束的能力。同时，可以实现180度的水平视场角，分辨率是现有普通雷达的6倍。
随着汽车制造商对于看得更远、更快探测到物体的传感器将越来越来青睐，尤其是对车身周边可以形成360度感知的能力，Lunewave的目标，是在所有天气条件下都能看到高度颗粒状的数据，这使得车辆能够更快地做出反应并做出第二次决策。
同时，由于视场角的大幅增加，Lunewave的方案如果可以落地，意味着可以减少在车身布置传感器的数量，增加组合感知的性价比。
一、宝马、上汽投资
今天的ADAS及自动驾驶传感器在性能、可靠性和成本效率方面仍然面临着许多挑战。
尤其是在恶劣的天气条件下，传感器的性能、探测范围和精度在做斗争，此外还要平衡不同传感器的成本问题。
众所周知，毫米波雷达在恶劣的天气条件下工作良好，但目前的传感器不能看到足够的细节，尤其是角度分辨率差，视野也非常有限（这是传统平面相控阵技术的限制）。
Lunewave的团队通过一种特殊的解决方案来克服传统雷达传感器的缺点，其类似4D成像雷达，在水平和垂直平面的宽视场中都能提供一致的性能。
其一大杀手锏就是，3D打印（可批量生产）球形毫米波天线的专利工艺，该天线具有令人难以置信（相信大多数人会持有质疑的态度）的宽带性能、高增益、无扫描角度限制和形成多波束的能力。
除了硬件组件，Lunewave的专有算法也将有助于改善多传感器的信号干扰。结合其硬件和软件，提供长距离、高清晰度的全方位视觉，最重要的是，在所有天气条件下都能保持一致的性能。
Lunewave的技术通过降低成本、简化机械/安装架构、降低数据融合复杂性和电子故障事件，为自动驾驶感知组合的选型提供了新的参考。
公司CEO John Xin认为，由于Luneburg专利天线工艺的独特特性，可以在更宽的视场和更远的距离上探测到比现有传感器更多的物体。
“在恶劣的天气条件下，较短波长的穿透将是非常困难的，这正是现在激光雷达量产的最大短板。“该公司CTO表示，毫米波雷达有能力在各种天气条件下工作。
这款名为LuneBurg的定制化透镜天线，具有球面形状，是以Rudolf Lüneburg命名，一位数学教授，他在1944首次提出这个设计。
透镜天线通过传导电磁波，例如可见光、微波、红外线，来探测周围环境。这种设计可以使得天线可定制为特定的工作频率和带宽。
此外，透镜天线是使用聚合物喷射3D打印技术将电磁晶体结合到结构中。与其他技术相比，这种方式也使得透镜的生产成本相对更低。
在体积上，Lunewave的天线比一个高尔夫球稍大，它有6500个不同的腔室，“我们的雷达技术正在接近激光雷达的能力，”John Xin表示。
此前，一些全球汽车厂商正在与Lunewave合作，联合开发项目、进行相关的车规级验证测试和启动SOP计划。同时，该公司也在尝试在汽车雷达领域制定新的标准。
在2017年公司成立之前，Lunewave的核心技术是建立在其技术联合创始人（郝欣博士和梁敏博士两位华裔工程师）在亚利桑那大学十年的研发基础之上。
这种概念技术要追溯到上世纪40年代，利用3D打印技术创造了一种新的技术架构，能够使得雷达天线探测到更大的范围和更好的精度。
此前，来自美国国家科学基金会的一笔初始资金帮助了项目的早期启动，随后包括宝马旗下风投基金，上汽加州风投以及百度资本都参与了前期融资。
二、毫米波雷达未来之争
一直以来，除了视觉在深度学习、神经网络能力上的不断提升，激光雷达被认为是解决高分辨率感知补充的首选。不过，近年来，随着毫米波雷达分辨率的提升，尤其是4D成像雷达接近量产时间点，两种雷达之间存在间接挑战。
激光雷达公司正在努力降低成本，并验证可靠性（尤其是车规门槛），另一方面，毫米波雷达企业也在改进性能，以匹配多传感器的数据融合。
过去，毫米波雷达擅长测量距离和速度，尤其是在恶劣的天气条件下性能损失最小。但与摄像头和激光雷达相比，角度分辨率仍然相对较低。
比如，大陆集团已经宣布将于明年量产新型ARS 540毫米波雷达，这是一种4D成像雷达解决方案，目前已经拿到了欧洲和美国的几家顶级汽车制造商（宝马）合作订单。
ARS540的最大探测距离为300米，水平视场角为±60度，满足欧洲NCAP和五星评级要求，支持十字路口的自动紧急制动功能。
此外，ARS540提供直接独立的四维测量（距离、多普勒速度、方位角、仰角），实现更多目标跟踪，同时还具备嵌入式网络安全支持。
另一家提供4D成像雷达方案的公司——Oculii（傲酷）则在今年年初宣布与传统雷达巨头海拉达成战略合作，基于4D高清点云雷达软件方案，提升77GHz雷达的性能。（2020年12月15-17日举办的第四届高工智能汽车年会期间，傲酷雷达CMO郄建军将发表主题演讲，分享4D成像雷达的新进展。）
傲酷的虚拟孔径成像（VAI）雷达，具有自适应波形, 每个载波进行频率和相位调制的特点，每根接收天线在不同时间产生不同的相位，有效虚拟出更多的接收天线，创建出很大的“虚拟孔径”。
在同样硬件的情况下成像雷达可以做到普通雷达十倍以上的角分辨率，如果用多芯片级联的方式更可以将横纵方向的角分辨率提高至一百倍的水平，使得4D成像清晰度显著提升。
同时，针对十字路口的横穿车辆和行人，傲酷雷达可以在FOV120范围内检测任何此类横穿的车和人。双方预计，第一款产品将在2023年投入批量生产。
此外，全球雷达芯片巨头英飞凌也宣布和傲酷雷达进行战略合作，利用傲酷的虚拟孔径高清成像软件技术，大幅提升其针对L2/3 ADAS量身定制的77G单芯片解决方案的角分辨率性能。
不过，新的技术带来的是成本的上升，有机构预测，4D成像雷达量产单台的起价为150美元（部分企业可以做到100美元），而文章开头提到的球型成像雷达的起价至少也要1000美元。
这其中，类似傲酷雷达的软件增强方案性价比最好（整体增加成本最低），相比于一些初创公司重新设计雷达天线、处理芯片等硬件增强模式。
同时，不管任何一种雷达都将面临信号干扰、改善假阳性和假阴性率，增加总体信噪比的问题。我们面临的挑战是如何将价格控制在合理范围内。
按照高工智能汽车的调研分析，未来高级别自动驾驶的感知组合将呈现几种不同的技术路线，一是增加毫米波雷达数量，从过去的1R、3R到5R，4D成像雷达有可能成为其中选择之一；
二是增加激光雷达，来替代毫米波雷达（或者前向搭载1颗毫米波雷达+1颗激光雷达，来补充对行人的预警制动），在角雷达方面，短距离激光雷达已经具备一定的成本机会。
此外，还有增加车身两侧B柱下方位置的毫米波雷达，以增强360度感知能力，形成一道安全屏障。
考虑到未来不同车型的成本定位，毫米波雷达处于摄像头和激光雷达两者之间的成本优势以及不断提升的性能，未来市场空间巨大。