[首發(fā)于智駕最前沿微信公眾號(hào)]在自動(dòng)駕駛的感知系統(tǒng)中，毫米波雷憑借其全天候工作的特性，讓它在雨雪霧霾等惡劣天氣下依然能夠穩(wěn)健地測(cè)量障礙物的距離和速度。然而，在一些討論毫米波雷達(dá)的話題中，有一個(gè)話題比較有意思，那就是毫米波雷達(dá)無法識(shí)別到行人，那這個(gè)說法準(zhǔn)確嗎？

行人為何成了雷達(dá)眼里的隱形人？

要理解毫米波雷達(dá)是否可以探測(cè)到行人，首先要了解一個(gè)概念，那就是雷達(dá)散射截面（RCS）。簡(jiǎn)單來說，RCS衡量的是一個(gè)物體反射電磁波的能力。物體越大、材質(zhì)導(dǎo)電性越好、表面形狀越平整，它的RCS就越大。在道路上，汽車這種全身覆蓋金屬、體積龐大的物體，對(duì)毫米波雷達(dá)來說就像是黑夜中的探照燈，極其顯眼。

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相比之下，人體大部分由水組成，而水對(duì)毫米波具有很強(qiáng)的吸收作用，反射回來的信號(hào)本就微弱。再加上行人的體積遠(yuǎn)小于車輛，且衣物等軟質(zhì)材料會(huì)進(jìn)一步散射波束，導(dǎo)致行人在雷達(dá)眼中就像是一個(gè)若隱若現(xiàn)的灰度點(diǎn)。

這種先天性的物理差異，使得傳統(tǒng)毫米波雷達(dá)在捕捉行人信號(hào)時(shí)，會(huì)面臨信噪比過低的問題，稍不留神就會(huì)被淹沒在背景雜波中。

此外，毫米波雷達(dá)的波長(zhǎng)通常在幾毫米級(jí)別。雖然它能穿透雨霧，但它對(duì)物體的形狀刻畫能力較弱。在早期的三維毫米波雷達(dá)看來，路邊的行人、電線桿或是金屬護(hù)欄，返回的信號(hào)點(diǎn)可能非常相似。由于缺乏高度信息和精細(xì)的分辨率，系統(tǒng)很難僅憑幾個(gè)孤立的反射點(diǎn)就斷定前方是一個(gè)正在過馬路的人。

是“看不見”還是“不敢看”？

如果說信號(hào)微弱是物理限制，那么算法過濾則是另一個(gè)人為原因。傳統(tǒng)毫米波雷達(dá)在檢測(cè)靜態(tài)物體時(shí)存在嚴(yán)重的權(quán)衡問題。為了防止系統(tǒng)因?yàn)樘綔y(cè)到井蓋、路牌或者橋墩而頻繁觸發(fā)幽靈剎車，會(huì)設(shè)置過濾機(jī)制，將相對(duì)速度接近于零或者是回波特征不明顯的靜態(tài)目標(biāo)直接過濾掉。

行人恰恰處于這種尷尬的境地。當(dāng)行人靜止或者緩步橫穿馬路時(shí)，他們?cè)诶走_(dá)徑向上的速度分量非常小。如果雷達(dá)性能不足以區(qū)分路面雜波與行人的微小動(dòng)向，為了保證行車的平順性和減少誤報(bào)，系統(tǒng)可能會(huì)將這些行人信號(hào)視為無效干擾。這也是為什么有一些老款車型的毫米波雷達(dá)雖然能測(cè)到前方有障礙物，卻選擇視而不見的主要原因。

不過，隨著信號(hào)處理技術(shù)的進(jìn)步，微多普勒的技術(shù)開始應(yīng)用。當(dāng)行人行走時(shí)，手腳的擺動(dòng)會(huì)產(chǎn)生不同于身體軀干的細(xì)微頻率變化。通過捕獲這些動(dòng)態(tài)特征，雷達(dá)即使在信號(hào)微弱的情況下，也能通過算法判定前方是一個(gè)具備生命特征的移動(dòng)目標(biāo)。

4D成像技術(shù)如何讓雷達(dá)看清輪廓？

近年來，4D成像雷達(dá)的出現(xiàn)徹底改寫了雷達(dá)對(duì)行人感知的短板。所謂的“4D”，是指在原有的距離、速度、水平角度基礎(chǔ)上，增加了“高度”維度的探測(cè)。以往的雷達(dá)看世界就像是看一張沒有厚度的黑白照片，而4D成像雷達(dá)則能提供像激光雷達(dá)一樣的稠密點(diǎn)云。

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通過增加發(fā)射和接收天線的數(shù)量，4D成像雷達(dá)的角分辨率得到了質(zhì)的飛躍。它不再只是看到幾個(gè)孤立的點(diǎn)，而是能勾勒出目標(biāo)的粗略輪廓。更重要的是，有了高度信息后，系統(tǒng)能清晰地區(qū)分出地面上的行人、空中的限高桿和路邊的護(hù)欄，極大地減少了漏檢。

目前的行，雷達(dá)點(diǎn)云密度的爆發(fā)式增長(zhǎng)，一些4D數(shù)字成像雷達(dá)的點(diǎn)云密度已超過每秒10萬點(diǎn)，這種級(jí)別的分辨率使得雷達(dá)能夠像攝像頭一樣識(shí)別目標(biāo)類型。這種能力的提升，意味著即使在完全黑暗或者是攝像頭被強(qiáng)光致盲的情況下，雷達(dá)依然能獨(dú)立完成對(duì)弱勢(shì)道路參與者的精準(zhǔn)探測(cè)。

多傳感器融合推動(dòng)自動(dòng)駕駛發(fā)展？

雖然毫米波雷達(dá)在飛速進(jìn)化，但在自動(dòng)駕駛領(lǐng)域，從來沒有哪一種傳感器是萬能的。對(duì)于行人的感知依賴于多傳感器的深度融合。攝像頭擅長(zhǎng)分類識(shí)別，能看清行人的穿著和朝向；激光雷達(dá)擅長(zhǎng)高精度三維重建；而毫米波雷達(dá)則負(fù)責(zé)全天候的測(cè)速和冗余校驗(yàn)。

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在目前的量產(chǎn)方案中，4D毫米波雷達(dá)會(huì)與視覺方案進(jìn)行互補(bǔ)。當(dāng)視覺系統(tǒng)因?yàn)楣庹胀蛔兓蛘哂晁趽醭霈F(xiàn)感知波動(dòng)時(shí)，毫米波雷達(dá)提供的距離和速度數(shù)據(jù)便成了最后一道安全防線。這種融合方案不僅提升了行人感知的準(zhǔn)確率，也顯著降低了系統(tǒng)誤判帶來的安全隱患。

隨著4D雷達(dá)成本的降低和安裝量的攀升，這種技術(shù)不僅填補(bǔ)了純視覺方案在測(cè)距上的不足，也彌補(bǔ)了普通雷達(dá)對(duì)行人探測(cè)能力的缺陷。可以說，毫米波雷達(dá)無法感知行人的時(shí)代已經(jīng)成為過去，取而代之的是一個(gè)更加高清、智能且全時(shí)待命的電子眼。

審核編輯 黃宇