（图片源自网络）

4D毫米波雷达，通过在普通毫米波雷达的基础上增加俯仰角测量的能力，从而实现被测目标高度数据的测量，最终也具有了和激光雷达相似的点云输出能力。

4D毫米波雷达自带速度信息的点云输出，听起来都有点让人上头。再加上可靠性、稳定性以及量产成本等方面完全碾压等效线束激光雷达的优势，也难怪媒体一致喊出了：自动驾驶传感器领域的下一个风口、低线束激光雷达终结者等变革口号。

诞生-多普勒效应

4D毫米波雷达的诞生还要从古老的多普勒效应说起。

年，奥地利物理学家多普勒发现了多普勒效应。所谓多普勒效应，是指波源和观察者有相对运动时，观察者接收到的频率和波源发出的频率并不相同，两者之间的差值叫做多普勒频率。

多普勒效用公式表达如下。式中，fr为观察者观测到的频率，f0为波源发出的频率，v为波的传播速度，vr为观察者的速度，vs为波源的速度。当观察者或波源有向对方靠近的运动时，对应分子分母取减号，反之取加号。

如果我们在波源的位置放置一个探测器接收反射回来的波，通过检测多普勒频率，就可以测得观察者相对于光源的移动速度。再根据波发出和接收的时间差，基于TOF原理，便可以计算出观察者相对于光源的距离。

多普勒效应，奠定了毫米波雷达这诞生的理论基础。

锻造-发展简史

毫米波雷达的雏形出现在20世纪四十年代的第二次世界大战中，英国通过部署对空雷达站，有效抵御了德国空军的一系列空袭行动。二战中的一战成名，也让其在二战后迅速推广普及到各个领域。

毫米波雷达在汽车领域的应用可以追溯到年，德国AEG-Telefunken和BOSCH公司开始合作投资研究汽车防撞雷达技术，但由于技术和成本原因，一直未能大规模商业化落地。

20世纪80年代，欧洲在“欧洲高效安全交通系统计划”指导下重新开启了车载毫米波雷达的研制。并在技术和成本均实现突破后，迎来了汽车防撞雷达的广泛应用。

里程碑事件是在年，奔驰在S级车上使用77GHz毫米波雷达实现了基本的自适应巡航功能，开启了辅助驾驶时代，也迎来毫米波雷达在汽车领域的蓬勃发展。

毫米波雷达刚刚出道的时候，受制于芯片工艺等原因，一个雷达中需要配备七八颗射频芯片才能保证基本的分辨率。这导致当时的毫米波雷达体积巨大，成本巨高，只在高端车型偶有应用。机械式激光雷达诞生的初期，各方面都像极了这位前辈。

进入到千禧年之后，伴随着锗硅半导体工艺的发展，毫米波雷达集成度大幅提高，成本大幅下探，在高端车型上的应用也迎来了一次小爆发。这又像极了混合固态激光雷达当前的局面。

年，TI推出了基于CMOS工艺的毫米波雷达芯片，一口气将射频芯片、数字处理芯片和微控制器三个模块集成到一个SOC上，既显著降低毫米波雷达的成本，又大幅拉低了毫米波雷达的开发难度。这又有点像我们期待的固态激光雷达的样子。

更惊为天人的是，TI随后将天线也集成在芯片里，推出了集成度更高的天线片上集成（AoP）芯片，直接将毫米波雷达价格拉到了百元级别，并提供了毫米波雷达开发傻瓜式工具链，国内由此掀起了轰轰烈烈的毫米波雷达创业及国产化浪潮。

秘密-工作原理

一、使用频段

毫米波雷达，从名字也可以猜测出，这是一种工作在毫米波频段的雷达。而毫米波是指波长在1-10mm，频率在30-GHz的电磁波，其传播速度和光速近似相等。这个频段电磁波在探测能力、穿透能力、抗干扰能力等方面实现了“中庸之道”，完美契合车载领域。并助力毫米波雷达在车载传感器领域赢得了“全天时、全天候”工作的美誉。

毫米波雷达主要使用24GHz，60GHz，77GHz和79GHz四个频段。24GHz准确来说属于厘米波，由于测量距离有限（60m左右），分辨率一般，常被设计为角雷达，探测大视场角范围的近距离障碍物。60GHz由于受大气衰减影响特别大，常被设计为生命体征检测雷达，对车内生命体征及人员姿势进行检测。77GHz和79GHz由于测量距离较远（m左右），常被设计为主雷达，作为前向长距离感知的利器，这两个频段也是未来车载毫米波雷达领域的主流频段。

二、基本组成

毫米波雷达核心组成部分包括收发天线（TXRX），射频单元（RF）、模数转换器(ADC)、数字信号处理器(DSP)、微控制器(MCU)等。上文提到过，毫米波雷达刚诞生那会，这些器件都是分立的，后来通过CMOS工艺将RF、ADC、DSP、MCU等直接整到一颗SOC中（不同厂家SOC集成模块数量略有差异）。

今天我们随便拆开一个普通毫米波雷达，除了索然无味的外壳、接插件和固定装置，尚能引起一点兴趣的就是那两块PCB板了（有的厂家集成到一块PCB板上），如下3D爆炸图所示。

（图片中爆炸图来源：

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