4D雷达进展到哪了？

（编译自Electronic Design）

过去十年，车辆安全始终是各类先进驾驶辅助系统（ADAS）与自动驾驶项目的核心设计约束，严峻的交通事故现状也印证了其必要性。仅在美国，每年道路交通事故就会造成超四万人死亡、二百五十余万人受伤。美国与英国官方数据均表明，超80%的重大交通事故由人为失误引发，驾驶分心、状态不佳及疲劳驾驶为主要诱因。

从基础驾驶辅助系统向高阶自动驾驶的技术迭代，有望降低交通事故的发生频次与事故危害程度。雷达、人工智能等多模态感知技术的持续进步，正不断推动这一技术演进落地可行。

雷达技术行业应用方案

行业在实现感知能力的发展路径上分化为两大方向。部分厂商采用以摄像头为核心的系统，目前已大批量搭载于量产乘用车；另一些厂商则搭建多传感器阵列，将视觉、激光雷达（LiDAR）与雷达整合为一体化感知架构。多传感器融合方案广泛应用于全自动驾驶无人驾驶出租车车队，各类感知设备的冗余配置已成为基础安全要求。

多传感器阵列具备天然的安全优势，单一感知设备的短板可由其他设备的性能优势弥补。例如，摄像头能够识别红绿灯信号、读取交通标识、区分校车与货运车辆。雷达作为互补设备，可适应全天气工况，借助多普勒效应直接测算物体速度，并实现远距离目标探测。

各类传感能力融合后，整套感知系统的稳定性优于单一传感器。同时，雷达不受强光、浓雾及雨雪天气影响，这一特性对于打造安全可靠、获得公众认可的自动驾驶系统至关重要。

目前，行业发展趋势日趋明朗。投入商业运营的头部自动驾驶出租车车队，普遍搭载14颗摄像头、4台激光雷达与6颗雷达，并外接音频接收器，用于识别紧急警报声。

成本压力始终限制着量产车辆的传感器搭载数量，全行业工程师均在探索方案，力求降低硬件复杂度，同时提升环境感知性能。值得注意的是，最新一代车型将摄像头总量缩减过半，激光雷达由五台精简至四台，雷达数量则保持不变。行业发展重心正从传感器的搭载数量，转向单类传感器的数据采集质量。

雷达重要性日益提升的原因

摄像头与激光雷达系统依赖可见光或近红外光，易受雾、雨、雪天气干扰。随着自动驾驶车辆的落地应用从阳光地带与湾区，逐步拓展至气候恶劣、能见度偏低的地区，搭载雷达将愈发关键，以确保车辆在更多行驶工况下维持安全性能。

77GHz车载频段的雷达波可穿透雾、暴雨、烟雾、粉尘与降雪，信号衰减极低。该技术不受弱光环境影响，且车辆进出隧道等光照突变区域时，无需光线适应时间。

雷达借助多普勒频移直接测算物体速度，可连续输出测速数据，无需依靠连续图像帧比对。同时雷达不限于视距探测，能够识别前方车辆遮挡的隐藏障碍物，为紧急避险操作预留更多反应时间（见下表）。

传统3D雷达可探测距离、角度与速度，但缺少高度数据，因此无法判断被测物体位于路面上方（如桥梁、高架标识），还是行驶路径上的障碍物。为弥补这一缺陷，许多3D雷达系统会通过程序设定，忽略特定尺寸或特定位置的静止物体。该预设一旦判断失误，将引发严重安全问题。

4D雷达新增高度测量能力，可解析垂直平面内的目标物体。凭借每个探测点的完整空间位置信息，系统能够区分桥梁与桥下行驶车辆、分离龙门架与前方滞留货车，并为高车身车辆通过限高路段提供关键高度数据。

更丰富的空间信息还可生成更密集的点云。传统3D雷达往往只能输出稀疏探测点簇，难以完成目标分类；而4D雷达生成的点云密度更高，可分辨各类道路参与者与障碍物的轮廓特征，使雷达具备以往仅激光雷达才能实现的空间细节感知能力。

雷达面临的复杂应用场景

桥梁与龙门架识别

3D雷达探测到车辆前方大型静止物体时，无法判定该物体为可通行的跨线桥梁，还是需要紧急制动的障碍物。由于缺少高度数据，系统要么会无故制动，产生幽灵刹车现象；要么通过程序默认该物体无危险，从而埋下安全隐患。

4D雷达依托垂直角分辨率实现高度探测，解决了这一问题。在相关公司的4D

雷达系统的测试中，高速公路龙门架等高架设施的Z轴探测高度可达路面上方约12米。该项功能对商用车尤为关键，桥梁限高是其日常行驶需持续关注的要素。该系统可生成带有高度色彩编码的三维点位地图，使感知系统精准判断车辆能否安全下穿通行。

隧道环境

隧道会对感知系统形成双重考验。对于摄像头而言，室外强光与隧道内部光线的急剧切换，会造成画面短暂过曝或欠曝，在光线切换的关键时段降低有效视觉信息。对于雷达来说，隧道封闭结构会使墙体与顶部产生多路径反射信号，形成信号干扰，导致系统难以区分真实目标与反射杂波。

远距离小目标

探测路面上的动物与小型物体难度极高，原因在于其雷达回波信号接近噪声阈值。若检测结果不稳定，系统可能将目标误判为干扰信号而忽略，最终错失应急反应时机。动物的雷达反射能力较弱，因此检测难度尤为突出。

道路使用者中的弱势群体

对行人、骑行者及其他弱势道路使用者的检测，是所有感知系统中最为关键的核心能力。多数地区交通法规规定，除非能够举证免责，否则发生碰撞事故时责任将直接判定至驾驶员或车辆运营方。行人和骑行者属于弱雷达反射目标，其回波特征极易被周边车辆与基础设施的强反射信号掩盖。

雷达的未来发展趋势

多年来，雷达一直是多传感器感知架构中的必备部件，但其功能作用长期局限于前向碰撞预警与自适应巡航控制。3D雷达生成的点云过于稀疏，无法满足高阶自动驾驶对目标分类与稳定跟踪精度的要求，这一短板使得雷达在感知系统中始终处于辅助地位。

依托单颗片上系统、结合人工智能波形自适应集中处理的4D雷达，大幅提升了点云密度。目前，该类系统生成的点云信息足够丰富，可精准识别各类道路参与者、区分高架设施与路面障碍物，并在复杂杂波环境下保持稳定的目标跟踪能力。

高端激光雷达的绝对点云密度更高，但其多余的密集数据，大多超出车辆高速行驶时感知决策的实际需求。此外，激光雷达在雾、雨、雪等恶劣环境下存在感知局限，而雷达不受此类环境因素影响。

整车厂商需要面对的实际问题是：4D雷达的点云密度是否已达到目标自动驾驶等级的应用门槛。2026年国际消费电子展上的一些测试结果表明，在越来越多L2+至L4级自动驾驶场景中，4D雷达已完全达标。

对于正在规划下一代传感器配置的研发团队而言，集中式4D雷达的综合性能与集成优势已大幅提升，值得重新全面考量其应用价值。