灼识三点半 | 楚航科技楚詠焱： 探索自动驾驶的智慧之眼
工业革命释放了生产力，互联网的诞生解除了人与信息之间的藩篱，而自动驾驶的到来则有望在空间上拉近万物的距离，从根本上改变未来人类出行、生活、生产的方式，甚至重塑文明的形态。目前，随着智能汽车面世，L2+级智能辅助驾驶的盛行为车主提供前所未有的驾驶体验。
目前，感知是车辆实现自动驾驶的先决条件，通过对实时动态监测周边环境变化并提取足够的信息来支持车辆行驶。环境感知这一功能需要通过车载摄像机、激光雷达、毫米波雷达、超声波等传感器来完成。毫米波雷达是目前自动驾驶中广泛应用的环境感知传感器，通过天线发射波长1-10毫米的毫米波，将反射的回波转化为电信号得到目标物体的物理信息，然后将信号传递给汽车控制器。
楚航科技是由德国海归团队组建而成的科技公司，致力于研发、生产基于77/79GHz及高频率段毫米波雷达的高级辅助驾驶（ADAS）和自动驾驶系统，公司目前已获得东风乘用车、长城汽车等近20家主机厂的30多款车型定点项目，可以帮助实现BSD、FCW、ACC、AEB等高级辅助驾驶功能。未来，公司计划将毫米波雷达拓展应用在自动驾驶、智慧交通、车路协同、智慧安防以及机器人等多个领域。
今天，《灼识三点半》栏目，对话楚航科技的CEO楚詠焱先生，分享探索自动驾驶的智慧之眼-毫米波雷达。
受访嘉宾：楚詠焱，楚航科技创始人兼CEO，拥有德国博世集团13年研发管理经验，是获博世认证的可靠性DRBFM专家。曾参与博世各代IMU传感器和ECU、ESP等产品的研发及量产，以及德国和中国的功能安全以及毫米波雷达标准的制定。
灼识访谈人：柴代旋，灼识咨询总监。在智能汽车等领域有丰富的咨询顾问经验，服务过理想汽车、滴滴出行、途虎养车等多个知名企业的投融资活动。
01
自动驾驶感知领域技术探索与发展方向
柴代旋：
请问不同级别的自动驾驶车辆未来对感知系统硬件传感器的必要性以及需求是怎样的？不同类别的传感器之间是否具有迭代或替代的可能？
楚詠焱：
这四种传感器的感知原理不太一样，也各有优缺点。
一，摄像头：传感器在没有摄像头的基础上，感知RGB（颜色波长的特性）只能识别三维物体。例如，我们看到一个标识牌，只有摄像头能够看到上面内容。在车道线识别场景上，是二维目标，用其他三个传感器也都是感知不到，所以只能用摄像头。
二，毫米波雷达处于中流阶段，是唯一一个全天候运转的传感器，适用于各种场景，在多普勒效应下，毫米波雷达感知最快最准确。FCW变道预警场景中，需要准确估计速度和碰撞预测来判断是否可以变道，提出警示，这种场景下毫米波雷达比较适用也比较好用。在汽车行业内一直都有一个共识，一个雷达一个摄像头（1V1R）是必备组合，完全（黑暗、雨天等）恶劣场景下，摄像头无法识别，其感知精度和准确率也都没有毫米波雷达好。目前行业内在推的感知主流组合为5R1V（5个雷达：1个前向和4个角雷达，1个摄像头）以提供L3 级别的感知系统，更多也有5R11V 来提供环视感知。
三，激光雷达用整体精度比较高，但是波长905nm与雾霾分子吻合，会被雾霾吸收一部分，所以很难感知速度。目前其带宽较窄，成本较高，对车规的适应性还需提升。高级的自动驾驶，需要去感知到路边的马路牙子以及路上的坑，对精度要求比较高，得用激光雷达。
四，超声波雷达是声波的原理，精度最差但技术最成熟，所以成本最低。倒车场景中，在低速的场景下处于成本和感知距离的考虑不需要用到毫米波。毫米波还是比超声波稍微贵一些，它又不能感知到超近距，会用超声波雷达。
未来趋势上，在L4-L5自动驾驶级别全场景时，需要各雷达的融合，互相取长补短，来提供精确的感知地图。由于各种雷达感知原理不同，不存在完全迭代和替代，只是在功能和成本上需要做些取舍。例如现在正在开始推的L3级别自动驾驶，如果在主机厂眼中成本比较重要，能牺牲一定精度，就可以选择毫米波雷达来完成；高端品牌会选择激光雷达，辅以ADAS感知速度来完成此功能。目前超声波最有可能会被替代，它的感知距离非常近，优势是成熟度非常高从而成本低，一旦毫米波成本能够接超声波成本，就会形成替代。
柴代旋：
您认为毫米波雷达的核心技术与产品性能未来的发展趋势是怎样的？公司对于产品研发方向的考量是怎么样的？
楚詠焱：
作为电磁波类的产品，目前无线电是受到管控的，只有24GHz和77GHz两个频率段用于车载。从电磁波的原理来分析，24GHz和77GHz在空气当中的传播距离是最远的，其他会被空气中的某些颗粒分子吸收到。近几年，24GHz和77GHz 都是主要的频率波段。24GHz后来又被5G和航空领域征用，所以现在就只保留了77GHz这一个频率段，其在政策以及业内技术发展趋势中的抗干扰性和精度特性也是最为合适的，短时间不会在频率内发生变化。
未来发展方向，则包含了两个方向：
提高性能去弥补短板：
目前雷达探测感知的精度受到环境噪声的影响，没有办法提升到非常高，通过算法来尽可能增加估计噪声的准确度来处理传感器的噪声值；同时，也会通过提升角度分辨率来获得点数。实际上，角度分辨率与孔径成正比：孔径越大，分辨率越高。车上受到安装位置影响无法做大孔径，这也是一个需要解决的壁垒。业内主流技术是通过多通道芯片级联，芯片内共振来解决这个问题。
持续降本：
通过提炼一些基础功能，例如中低端车需要BSD等级别的自动驾驶功能，需要最大化降低成本。原理上，最近比较新的Metawave变频材料以及合成孔径都是提升性能的一种方式。
整车厂对于产品的诉求与公司产品研发方向的考量也有两个方面：
车载雷达为标准品，第一步是达到标准要求，重点是短板不是长板，需要达到所有基础需求。比如说算法做的特别好，分辨率特别高，但是在某些情况下，目标不稳定，或者感知不到静态目标，那这个车载雷达也是一个失败的产品。
做一些差异化设计，例如楚航科技是通过新增天线种类来提高射频的性能，同样大小板多布天线来提高孔径。像我们在跟主机厂去做产品推广的时候，会发现主机厂虽然会优先去评估产品的参数，但不会真正去测这些参数，而是会把雷达装到车上去看在实际场景当中的一些应用，就是在各种各样的场景下，车载雷达产品都要能达到主机厂预期内的性能落地，这才是一个好的产品，而非追求参数上的优秀。
在77GHz这个领域，频率段比较高，波长比较短，对工艺和整个技术要求还是比较高的，要做一个完整的，没有缺陷的产品，其实并不是特别容易的，也是这个原因真正跑出来的毫米波雷达公司也不是特别多，demo大家都能用，但是真正要做到主机厂满意，所有的需求都覆盖到其实现在也没有几家国产厂商能够做到这个事情，楚航科技算是其中的一家。
柴代旋：
请问您对4D雷达的发展趋势以及它相较于传统毫米波雷达未来可替代性的看法是怎样的？4D雷达的落地是否会对未来自动驾驶感知系统的格局产生较大影响？
楚詠焱：
4D雷达通过某些技术手段提升原先雷达的短板来增加点数和分辨率的功能，但不能完全达到激光雷达的水平。从原理上，4D是扇形区域发波，有环境噪声的影响，它的精度永远不可能达到激光雷达抗强干扰的程度。同时在某些功能上，需要主机厂在精度和成本之间做一些取舍。例如，在很窄的巷子行驶，激光雷达可以传过去，毫米波雷达做地图构建时两边边界模糊，可能会剐蹭到。最终取决于这条路到底比车宽宽多少，如果是10cm以上，那用现在雷达就可以通过；如果是5cm左右，那有可能要用4D雷达；如果是1cm，那只能用激光雷达。
4D雷达最主要的应用场景还是在L3上面，例如HWP、TJP等，且价格不贵。低速场景时L4运营商对成本要求没那么高了，例如：矿区、港区，因为没有司机愿意去开车，用自动驾驶可以省掉一个司机的工资，这个工资就不止十万块了，如果装一个激光雷达就可以替代司机工资，这种运营模式是走得通的。但在L3上面，车是卖给C端的，不同C端客户对于激光雷达的性能诉求与成本之间的取舍不同，为激光雷达付费的考量是不同的。
4D毫米波雷达对传统毫米波雷达的替代，这个其实在业界有不同的观念，有一种观念认为4D毫米波雷达是下一代雷达，但是目前以博世2021年推出的第五代4D雷达中的高中低三个方案的技术上来看，与上述观念不太符合。此前，博世推出4D雷达中的高版本方案已经用了芯片级联做出高角度分辨率并已实现商业化应用，而他们并不是下一代产品，只是在当前雷达基础上做的一个升级版产品，所以下一代雷达会有另外的一种形态出现。关于下一代雷达，欧洲现在已经在研发当中，2025年有可能会面向市场，这代雷达并不一定是目前所认为的4D毫米波雷达。
02
毫米波雷达的核心竞争力与技术壁垒
柴代旋：
与目前外资主流厂商的解决方案相比，楚航科技的优势是什么？可以分享目前与我们合作的整车厂，在选择我们作为供应商过程中，主要看中了我们的哪些能力与优势？
楚詠焱：
目前主机厂L3还没有量产，L2及以下的功能对于雷达本身性能的要求没有那么高，例如探测距离，某知名企业的产品能够看到两百米，楚航的产品可以看到300米，这样我们比他们多100米，超过要求的技术优势反而不是一个亮点。
相较外资品牌，在达到标准化之后，我们由于对中国应用场景更为熟知，可以为整车厂提供定制化服务。例如，中国的大卡车中车身段部位轮子较少间隔较大，所以雷达在感知时会误以为这是两辆车，我们就需要用到二次聚类的方法把他们再聚成一辆车。实际操作上是需要我们去做一些匹配跟标定的工作。既要和整车的架构匹配，也要跟安装位置（保杠）做匹配，上车之后还要根据实际场景，比如悬挂的软硬程度、颠簸程度、震动等做一系列的匹配，这一系列工作需要一个团队做技术支持。国外厂商因为出于对核心技术流失的担忧，导致了在实际操作过程中遇到问题没有办法及时解决，整体响应速度就会非常慢，而这也是主机厂比较看重的一点。
产品布局上看，楚航科技每开发一代产品都会分成高中低端产品以适配不同定位的车型需求，其中高中低端的车载雷达产品又都是基于同平台研发，只是在功能和性能上做了一系列的删减或者叠加。
楚航科技接下来要发展L3以上的自动驾驶系统，就需要跟域控制器有更多的交流，甚至要开放一些底层的数据，如黑盒和白盒交付软件的开放，这一点也是国外厂商所不愿意做的。当下主机厂在上下游合作中其实更看重的是服务，尤其青睐能提供定制化服务解决方案的供应商，使得国产厂商比国外厂商更具有优势，这也是国产化替代最主要的一个出发点。
柴代旋：
请问目前本土企业在技术上的核心能力与主流外资Tier1厂商的技术是否仍有一定的差距？
楚詠焱：
毫米波雷达技术已经逐渐标准化，所以国产毫米波雷达厂商在技术上面已经没有代差了，就比如PCB工艺或者是算法这块，其实国外跟我们用的都是一样的技术，只不过应用场景上有一些不同的设计。国产替代上，本土企业肯定会有一些成本优势。根据价格进行调整，外资品牌也会做一些降价，但是国产毫米波雷达始终还是要与外资品牌保持在至少10%的一个价差区间。
柴代旋：
请问在商用车领域与乘用车领域，对毫米波雷达产品的技术与性能要求是否会有差异性？公司目前针对不同领域的主机厂合作项目，在产品研发阶段与生产阶段是否会有些差异与侧重？
楚詠焱：
楚航科技把商用车和乘用车平台进行了兼容。在一些部件上增加一些软件功能，它就可以从乘用车转换适配到商用车上面。从技术上来说，商用车的要求比乘用车更高：在防水等级、接口、安装位置等有更高要求。而在技术方面，商用车主机厂没有做过多的投入，依靠供应商做整体打包方案，例如AEB系统都由威伯科和克诺尔来做打包的。
作为雷达供应商，楚航科技是Tier2，对接Tier1的系统集成商。系统集成商本身对零部件的要求就没有主机厂对零部件的要求高，因为它的体系跟主机厂体系不一样。在主机厂导入了一个供应商之后，除重大问题外，一般主机厂是不会把供应商从库列表中剔除的。因为主机厂的供应商体系导入也是一个非常繁琐的过程，其中对供应商进行的技术、质量、项目管理、变更管理、bug管理、审查、供应链分析等系列评估动作就需要耗时至少一年的时间。一旦导入了，主机厂后续的很多车型都将沿用该供应商产品链上的产品。Tier1跟Tier2之间的这个关系就没有像主机厂跟Tier1之间这么稳定，会有多个Tier2想要切换和导入。
初创公司都是先做商用车，并不是因为商用车比较好做，而是因为商用车的容错率会相对高一些，在Tier1这边做了一些容错。真正主机厂的容错率其实是很低的，在乘用车上面，前期都是要评估完整个公司的资质跟流程，然后才会做导入。这两个当中的区别就是技术是商用车稍微难一些，但是容错率会高一些；乘用车技术难度也不能算低，但是比商用车标准化一些，但是它的容错率非常低。主机厂一般都是直采，Tier1所有的零部件都直接与主机厂对接，由主机厂来评估，所以就要体系化，整体而言相对较难。
公司的发展模式方面，楚航科技在产品上进行了双向兼容，以更高标准来要求自己，是为了更好地在乘用车跟商用车的供应区域内进行区分。楚航科技就是把商用车业务划分到了与保隆共同成立的一家合资公司，进行物理分割。楚航科技的定位则为乘用车零部件供应商，合资公司定位在商用车领域供应商。这样从主机厂角度出发也更容易被接受。
柴代旋：
您觉得对传统派系和新势力派系整车厂，在合作过程中，主机厂的需求与合作方式上是否会有一些区别？
楚詠焱：
传统主机厂更注重比较传统的一些质量体系，新造车势力更关注的是一些比较前沿的一些技术，例如自动驾驶。比如说前向雷达其主要用来实现AEB和ACC等安全性功能，楚航科技的第一个前向雷达项目是在新造车势力零跑和合众上拿到的定点。相对传统主机厂而言，则更愿意去尝试已经有量产经验，且被验证过的产品。
传统主机厂现在对这些自动驾驶的投入没有新势力多，自动驾驶的一些功能虽然他们有专门的研究院在做，但是还是会采用供应商的底层的东西，在上面做一些顶层的架构。不像新造车势力，全部的自动驾驶系统都是自主研发生产，且其对自身的自动驾驶系统技术非常有信心，只要规划好目标，算法可以覆盖当中的小瑕疵，比如误报和漏报，再通过摄像头融合来解决场景问题。但传统主机厂这一块很多也是从供应商那边来的，所以更倾向于去使用一个比较成熟的方案，而其导入也是需要一定的时间。
当楚航科技的产品功能在新造车势力中被验证后，产品没有问题，测试结果也是ok，且同时具备大规模量产的数据累计以及经验，并能分享主机厂，这是他们最愿意也是最想看到的结果。
柴代旋：
请问目前毫米波雷达在非车端的应用场景上的应用落地性处于什么发展阶段？公司目前在非车端的消费级场景中已经实现了哪些突破与布局？
楚詠焱：
雷达是一个非常好用的传感器，在各个领域都有应用，例如，非接触式雷达液位计、能测量风速、流速的气象雷达以及用于智能家居方面的消费级雷达等。这些应用场景只需要雷达功能的一部分，比如说交通雷达只用到了测速功能。
接下来随着雷达推广和技术升级，也会有更复杂的应用。例如，智能家居，冰箱前面装一个雷达，有一个手势，显示屏就会亮起来做一些选择。现在会升级到装在空调里面，然后可以感知人在室内的一个运动轨迹，然后空调会对着人身侧打风，达到一个最佳体验。包括做节能的情况下，之前用动态感知，会出现一些案例，当然一个人坐在那边睡着了，过了一会儿空调和灯自动关掉，因为他以为这个人不动就意味着这个人就不在了。现在会加入活体检测来升级，比如检测活体呼吸来判断这个房间是否还存在活体。
但在消费类领域，雷达与应用场景强相关，会比较碎片化。例如，雨量监测雷达或者是气象雷达，它可能一块地方只安装一个。整个研发投入较大，虽然回报较高，但无法起到规模化的作用。而车载雷达的规模化效应是很好切入点，成本也能一定程度下降；同时车载雷达质量要求最高，向下兼容室内监控雷达时，也会很容易，质量不会出现任何问题。
目前非车端的雷达应用都是国产的，有些公司是研究所出来的，有的是自身做电子类产品转过来的，本质上技术难度并不是特别大，非车载雷达市场的容错率非常高。
楚航科技的产品战略部署是先集中精力攻克车载雷达，同时也有团队摸排交通雷达，在明确场景后做出标准化产品（例如雷视一体机等）交给集成商，再由集成商来适配各种场景。比如，像泊车场景，楚航之前做过智慧停车桩，专门用来做车辆泊车的感知，通过提供一个雷达的产品来感知泊车时候的动态，然后其他的系统集成部分由系统集成商来做。把产品平台化，规模化，找到合适的系统合作伙伴一起去推广各个领域应用，这些是楚航现在在做的一些工作，而不是消费类的终端产品，因为做终端产品在终端这些投入，应用场景匹配开发所需的资源非常多，不是我们所擅长的领域。楚航科技目前还布局了心跳检测、室内、泊车等领域，非个性化的应用终端。
CIC灼识咨询服务客户（部分）