面向L5级自动驾驶，Arralis谋求用毫米波雷达取代激光雷达

毫米波雷达是否会削弱甚至取代激光雷达在自动驾驶汽车上的地位？这一话题在业内争论已久。不少毫米波雷达供应商相信如此，并正用实践检验其正确性。成立于2013年的爱尔兰高频半导体芯片研发商Arralis是其代表之一，并已研发出相应产品——E-band车用雷达系统Corvus。据了解，Arralis已被某国际知名一级供应商选定为下一代车载毫米波雷达提供商。Corvus被应用于其目前正在研发的世界领先的L5级自动驾驶技术。近期对话爱尔兰毫米波雷达公司 Arralis 集团CEO 杜方巍，初步了解了Arralis正在研发的应用于自动驾驶汽车的毫米波雷达产品及其背后的商业化思考。Arralis 总部位于爱尔兰利默里克，在爱尔兰利默里克、北爱尔兰贝尔法斯特、英国曼彻斯特三地设立研发中心，并在中国芜湖建立生产线。如今，Arralis正在进一步寻求融资，进行系统级研发和市场拓展投入，发力于自动驾驶，5G和卫星通信领域。Arralis专注于高频毫米波芯片设计，其MMIC、模块、系统和产品主要应用于空间探测、航空航天、军工等领域。Arralis目前通过在中国投产建厂，把其在MMIC和系统研发上的能力积累同中国市场需求进行结合，提供面向未来的毫米波雷达解决方案。2017年，Arralis在芜湖成立合资公司，搭建了模块化全自动生产线，将生产制造能力转移至中国。现阶段Arralis在中国专注于两件事：一是贴近客户建立中国的系统级研发中心，基于毫米波芯片技术、天线技术进行系统级研发拓展，以满足中国客户的需求；二是在中国建立更大规模的组装生产线。E-band车用雷达系统Corvus雷达Arralis的目标是用毫米波雷达代替激光雷达，杜方巍提到。在自动驾驶领域，Arralis目前研发了一款E-band车用雷达系统--Corvus雷达。Corvus雷达在L5级自动驾驶研发中用于替代激光雷达。据介绍，Corvus雷达在探测范围、仰角分辨率和扫描面积等方面超过了目前市场上的自动驾驶雷达，能够在水平±45°和垂直±7°，300米范围，对多个目标进行探测。这是目前主流的汽车毫米波雷达，甚至是激光雷达都达不到的探测距离。当前77G雷达探测距离约为100米-200米之间，可见光摄像头探测距离为50米，激光雷达探测距离则在150米-200米。众所周知，和激光雷达相比，毫米波雷达的弱势在于角分辨率。这也成为Arralis重点攻坚的方向。据了解，Corvus雷达垂直和水平的角分辨率达到了0.5度和1度。在L4级自动驾驶定义中，传感器即对应300米探测距离和1度角分辨率。在这一点上，Corvus雷达已达到L4级性能指标。Corvus雷达可实现高分辨率、长探测距离的性能背后，是Arralis在毫米波芯片方面多年的技术积累。杜方巍提到，Arralis的技术路线是从上至下研发毫米波雷达。在做汽车雷达之前，Arralis已经在高频MMIC上有充分积累，研发了94G毫米波雷达，该雷达已经应用于航空航天、无人机等领域。所以，在毫米波系统设计的各个方面，从MMIC到模块，从相控阵天线到系统整合，Arralis积累了丰富经验。据介绍，E-band车用雷达系统利用Arralis的Corvus单片微波集成电路（MMIC）产品组合和一个获得专利的模拟波束形成技术，能够在300米距离探测快速接近的摩托车等物体。此外，该系统的方位角面和仰角面均采用单脉冲，可在波束内分辨目标角。Arralis采用了抗干扰处理技术实现多目标分辨。杜方巍提到，Arralis车用毫米波雷达已经具备可以代替激光雷达的能力。目前Arralis毫米波雷达产品已经升级至第二代。在完成L5级自动驾驶雷达硬性技术指标要求后，在第二代甚至第三代产品上，Arralis正在对“成本”进行攻坚。据杜方巍介绍，第一代产品中，Arralis的PA、LNA、混频器等大多使用单个芯片。在下一代产品中，Arralis计划将其升级为SoC芯片，即将单个的单微波芯片升级为复合芯片。可以预见的是，新一代毫米波雷达成本将比市场上通用的短距雷达略高，但远低于激光雷达。对接国际一级供应商，面向L5级自动驾驶Corvus雷达的诞生源于客户项目需求。目前Arralis已同全球知名的一家一级供应商建立合作。杜方巍向表示，这家一级供应商寻求的是应用于L5级自动驾驶的技术合作商，面向未来的应用场景，而非当前量产的自动驾驶车辆。在和这家一级供应商接触的过程中，客户提出了上百种场景需求。杜方巍提到一个典型的例子：当道路上的一辆摩托车和汽车同向并排行驶，且速度相同，距离较近时，一般情况毫米波雷达无法分辨出两车速度。因两个物体速度相同、反射率相同、距离特别近。这是一个相当难的场景，几乎将市面上的毫米波雷达淘汰掉。这也是Arralis挑战的最难的一个场景。目前Arralis的车用毫米波雷达可以实现多目标识别：可以识别300米范围内500个以上的物体；可以识别反射率很低的物体，例如非金属物品、橡胶轮胎、小孩、飞鸟等；因毫米波雷达仰角要足够高，所以对于地面井盖、减速带、空中起落杆的识别也是诸多汽车毫米波雷达厂商面临的难题，这些问题已经被Arralis逐一解决。绕开ABCD，加速高精尖毫米波雷达量产毫米波雷达市场上被ABCD（Autoliv、Bosch、Continental和Delphi）几百元的产品垄断。Arralis的商业定位于高精尖毫米波雷达产品供应商。据了解到，Arralis是全球第一家研发出81G毫米波雷达的公司。现阶段主流毫米波雷达多是24G、77G、79G。在频谱划分中，81G是汽车雷达中最高的频谱。81G带宽比77G高出2/3倍，达到5个G的带宽，且分辨率更高。技术路线已经定型，Arralis正在重点解决毫米波雷达成本及生产问题。迈进具备车规级要求的汽车领域，杜方巍最直观的感受是一级供应商对零部件、技术、工厂、人员要求都很严格。目前Arralis正在申请相关资质，包括行业标准等资质。在生产层面，目前Arralis已经在芜湖建立生产线，自动化能力接近100%，年产量可达十万级。