追趕激光雷達，感測器領域老將研發30年，即將發布77Ghz高解析度4D毫米波雷達

位於俄亥俄州的小城代頓早年曾經是美國中部的矽谷。俄亥俄州人口一度佔到全美的近60%。代頓是重要的物流集散地和製造業重鎮，這裡有極高的博士密度，還是美國航空業的發源地。

自從1989年開始，洪琅在代頓的萊特州立大學執教。因為製造業的繁榮以及當地的人才密度，幾十年間大批創業公司湧現。洪琅執教期間主要做的就是雷達與感測器領域的研究。授課近30年，洪琅在學校培養了一大批人才，代頓周邊不少的科技公司都有他的學生，有些甚至是他的學生創辦的。

2014年，在合伙人的鼓動下，洪琅思考要將過去的研究產品化和商業化，於是洪琅與合伙人Steven Hong以及他的學生一起成立了感測器技術公司Oculii（中文名叫傲酷）。Oculii主攻毫米波雷達的研發。不到兩年時間，Oculii推出24Ghz毫米波雷達。

傳統意義上，幾個大的Tier 1壟斷了毫米波雷達的大部分市場（Autoliv、Bosch、Continential、Delphi，簡稱ABCD）。普通毫米波雷達對二維平面進行檢測，並計算車輛的行進速度，這樣的雷達稱為「3D雷達」。而Oculii產品其中一個特點是，內置多個維度的天線，輸出數據包含X、Y、Z軸坐標以及速度。洪琅因此稱，這是當時（2015年）唯一可以商用的4D毫米波雷達。

再度相隔兩年後，Oculii研發的77Ghz雷達也即將量產。相比24Ghz雷達，77Ghz產品體積更小，解析度更高，更適用於車載與自動駕駛。

Oculii的77Ghz雷達新品：OAR-200用於LRR和MRR（200米之外）；OAR-100用於SRR（100米之內）

洪琅告訴雷鋒網·新智駕，Oculii的77Ghz雷達新品有幾個特點：

4D，輸出X、Y、Z坐標和速度矢量；

數據介面更加開放，這樣有利於與其他感測器的融合與二次開發；

因為使用TI一款高集成度的晶元，Oculii的77Ghz產品體積小；

高解析度，並且Oculii計劃通過自研的虛擬孔徑技術在明年將77Ghz毫米波雷達的角解析度優化到1°以內。

下文是9月份雷鋒網·新智駕對洪琅的採訪整理。雷鋒網·新智駕對採訪內容進行了不更改原意的刪減。

洪琅在這次採訪里聊到了之前近30年的教學與研究，Oculii現有產品的特性以及技術路徑。

近30年的雷達研究

我是80年代從中國去美國留學的，1989年開始在萊特州立大學教課，在美國已經待了30多年。萊特州立大學所在的代頓，早期可以說是美國中部的矽谷，它的博士人口密度當時是全國最高的。

代頓是萊特兄弟的老家，我們的大學萊特州立大學就是用他們的名字命名的，你可以想像這是美國航天航空的發源地。

我在萊特大學教書近三十年，附近的科技人員基本上都是我們學校培養的，很多公司的技術人員基本上都上過我的課。

我的專業背景一直是做雷達信號處理和控制方面的研究。因為雷達技術商業化的潛力很大，最近幾年，我從教書、科研轉到了創業。

我們團隊里，我自己有差不多三十年的經驗，COO Steven是斯坦福的博士，2017年被選為福布斯的30 Under 30。所有的研發人員至少是碩士學位，有6 - 7個博士，整個團隊里大約1/3是我的學生。

什麼是4D雷達？

因為積累了幾十年做各種雷達的經驗，我們一開始就高舉高打，直接推出了4D雷達。

4D雷達什麼概念？現在一般的雷達是把運動的車輛投射在地平面上，返回二維的坐標數據，加上一維的速度，所以大家說是3D的。

我們的4D雷達可以檢測不同高度，不同水平面上的運動物體，比如說雷達在坡底下，車在坡頂上；因為車一動起來，所有周圍物體都是運動的，天橋、標誌牌等等高處的物體都變成運動物體，我們要跟蹤三維空間的所有運動物體。

傳統的3D或者二維地平面空間加一維速度的雷達，把運動物體都投在一個平面上，會引出很多問題。比如前面有天橋，它是在地上還是在高處，3D雷達分辨不出來。更不用說二維雷達數據和視頻的融合，因為沒有縱向坐標，融合就有一點困難。

2015年推出24Ghz雷達

2015年下半年到2016年的時候，我們推出了24Ghz雷達，針對智能交通ITS。產品出來後，「4D」的優勢就很明顯體現出來了。比如它的安裝就很隨意，很方便。

ITS產品要安裝在道路的龍門架上，安裝的時候整個交通都要堵起來。安裝越快，影響就越小。因為我們的雷達跟攝像頭做了融合，安裝人員看到攝像頭畫面就可以安裝調試，所見即所得，不然不知道這個雷達照在哪裡。

因為24Ghz的雷達尺寸比較大，主要用於智能交通上。77Ghz尺寸更小，而且性能好，測量範圍更遠，所以適合於車載。

目前24Ghz這塊，還在繼續量產，現在大概有幾百萬美金的收入。我們的77Ghz雷達馬上也要推出來了。

4D雷達與激光雷達的比較

我們引入的4D雷達有幾個特點：

第一，它有三維坐標+速度；

第二，對用戶開放數據，所以用戶很容易根據我們的數據進行二次開發，特別適合與視頻的融合；

第三，我們基於TI的單晶元開發，並且把TI原來設計的性能參數提高了4倍，所以體積小、功耗小、精度高。

跟LiDAR相比，現在毫米波雷達的測距精度已經基本可以與之媲美，我們雷達最高可以達到三點幾厘米。LiDAR不可以直接測量速度，但雷達可以直接測量速度，且精度很高，所以這點是天生優越的。

雷達唯一的明顯弱勢就是角解析度低，LiDAR的角解析度可以做到很高。毫米波雷達為了增加角解析度，傳統做法就是增加雷達天線個數，但這會受到很大限制，比如體積上的限制。

但我們的做法是在不增加天線數量的情況下，採用軟體虛擬的方法，計算獲得多個天線的效果。總之，通過等效多天線來提高雷達的精度，我們目標是得到接近或等同LiDAR的角解析度。

Oculii的技術路徑

剛剛講到我們的幾個特點，普通毫米波雷達只有二維平面的坐標，而我們有三維坐標。是因為我們有兩組天線，橫向天線和縱向天線，進行兩個極性的掃描。

兩組天線並不會增加成本，關鍵需要理解橫縱坐標的關聯性，做好裡面的演算法。可以說，要提高角解析度和實現「4D」，最重要的是處理好信號之間的關聯性，我們有一個專利就在這裡。

在與視覺以及其他感測器融合這塊，很多傳統毫米波雷達廠商提供的是打包的方案，類似一個黑盒子，缺乏一些必要的介面，對第三方廠商來說很難做融合。而我們更開放。

激光雷達取回的坐標也是三維坐標，這時我們的雷達也是三維坐標，所以也很適合與激光雷達的數據融合。

最後是單晶元的部分,目前所有量產的雷達都是用多晶元，所以尺寸不能很小。

我們選擇的是TI的一款晶元，這個晶元今年剛推出。我們把晶元的能量放大了，這個晶元原來只用於短距離雷達（SRR），我們放大之後可以用到中距離和長距離上（MR和LRR）。

Oculii 兩款77Ghz雷達的技術參數

虛擬孔徑技術，77Ghz雷達如何做到高角解析度？

除了4D、數據融合、體積方面，我們的另一個方向是實現高清的角解析度，我們現在朝這方面努力。

我們會在今年推出77Ghz的雷達，預計會在明年推出角解析度1°以下的77Ghz產品。

實現高角解析度，也是我們專利之一。得到高清的角度解析度，現在有幾種方法，一種是增加物理天線，前面說了增加物理天線有很多限制。

還有一種就是用合成孔徑的方法（Synthetic Aperture，簡稱SAR），但這種情況下天線必須是運動的，它在運動的情況下採集若干相位，最終合成在一起。但對於車載來說，因為車輛的運動軌跡很難保持穩定一致，所以很難保持相位的關聯性。

而我們的做法是用相位虛擬的方法，得到等效多天線的效果。從理論上來講幾根天線可以達到100、200個天線的效果，但因為會受到晶元性能及其他限制等，實際能做到幾十根天線效果。所以我們目標是1°以下的角解析度精度。

教書、科研和現在，我覺得非常大不同就是，我做這幾十年會覺得書本的東西到實際是有相當大的距離。我們之前做研究項目，只要科研做得好，資金是完全不用操心的。而我們現在要做量產化的的商用產品。

77Ghz這塊，我們現在剛出樣品，在中國找合作夥伴或者Tier 1進行車規生產。今年4月，我們已經完成A輪融資，信中利、三星風投都投資了，聯想Commet Labs也有參與。

我們看到中國市場現在是世界上最大的汽車市場，而且還在迅速擴大，特別對於ADAS的需求特別大，自動駕駛的技術需求也非常大。我們在中國已經設立了機構，也希望和主機廠、Tier 1及自動駕駛技術公司廣泛合作。

自動駕駛需要的感測器，毫米波雷達是很重要的一部分。任何感測器都不能相互取代，攝像頭、激光雷達、毫米波雷達都會共存互補。大家看到激光雷達領域比較火熱，技術上不斷有新的突破。而毫米波雷達這些年基本上沒有大的創新，大家看到了瓶頸，卻沒有辦法打破它。

我們的目標就是打破瓶頸。毫米波雷達有全天候工作的優點，再通過技術彌補角精度上的劣勢，可以發揮更大的作用。

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