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當我們談及3D捕捉時(shí)，總是先想到光學(xué)傳感器。當我們討論在第四維度（時(shí)間）討論視覺(jué)數據時(shí)，傾向于考慮場(chǎng)景數據調度。這些是我們多年來(lái)關(guān)注激光雷達（LiDAR）和攝影測量，以及用戶(hù)針對緩慢移動(dòng)的大型項目，在時(shí)間尺度上將這些技術(shù)應用于靜態(tài)物體所造成的偏見(jiàn)。時(shí)間來(lái)到2018年，當自動(dòng)駕駛汽車(chē)細分市場(chǎng)已經(jīng)成長(cháng)為達到甚至超過(guò)這個(gè)市場(chǎng)規模時(shí)，我不得不開(kāi)始重新審視3D。
對自動(dòng)駕駛汽車(chē)不可思議的需求推動(dòng)了多種傳感器的發(fā)展，因為，我們不能隨便將從某個(gè)應用中獲取的傳感技術(shù)，毫不改動(dòng)地投入其它應用。就像4D成像雷達這樣的新型傳感器，該技術(shù)使用回聲定位（如海豚、蝙蝠、或某些人可以確定物體位置的方法）和飛行時(shí)間（ToF）測量原理來(lái)捕捉3D空間信息。此外，它們還被用于在快速移動(dòng)的汽車(chē)或快速飛行的無(wú)人機上，實(shí)現時(shí)間尺度的成像。
當前雷達與4D成像雷達測量距離對比圖
雷達vs. 激光雷達
據麥姆斯咨詢(xún)報道，最近Sensors Online的一篇文章提出了一個(gè)相當有說(shuō)服力的論點(diǎn)：這些4D傳感器對于實(shí)現Level 4和Level 5級自動(dòng)駕駛來(lái)說(shuō)至關(guān)重要。在這篇文章中，Arbe Robotics的首席執行官兼聯(lián)合創(chuàng )始人Kobi Marenko解釋了“如果沒(méi)有4D成像雷達的幫助，光學(xué)傳感器并不能達到Level 4和Level 5級自動(dòng)駕駛”的原因。
在進(jìn)一步討論該問(wèn)題之前，先簡(jiǎn)單介紹一下自動(dòng)駕駛分級：
- Level 0意味著(zhù)無(wú)自動(dòng)化，就像現在的手動(dòng)汽車(chē)一樣：司機需要自己控制一切，而汽車(chē)本身不能做出任何判斷和控制。
- Level 1~3即增加了不同程度的自動(dòng)化，目前特斯拉的自動(dòng)駕駛級別介于Level 2到Level 3之間，其自動(dòng)駕駛系統可實(shí)現引導、加速、制動(dòng)，有時(shí)還能控制駕駛本身（盡管這是不應該存在的）。
- Level 4意味著(zhù)汽車(chē)可在沒(méi)有駕駛員控制的情況下運行，但僅限于特定條件下使用。例如，大學(xué)校園里運行的自動(dòng)駕駛汽車(chē)。
- Level 5意味著(zhù)汽車(chē)可完全實(shí)現自動(dòng)駕駛，你在車(chē)中休息或小睡，你的汽車(chē)就能將你安全送回家。
從以上汽車(chē)自動(dòng)化級別可以看出雷達的重要性。與攝像頭和激光雷達相比，4D成像雷達能在任何條件下工作，可提供“在包括霧、暴雨、漆黑及空氣污染等各種惡劣天氣和環(huán)境條件下最高可靠性的探測”。4D成像雷達的感知范圍還可達到300米，并能捕捉可顯示物體相對汽車(chē)是靠近還是遠離的多普勒頻移，這能夠滿(mǎn)足更高汽車(chē)自動(dòng)化級別的要求。
如果Marenko宣稱(chēng)的產(chǎn)品性能屬實(shí)，那么在白茫茫的暴風(fēng)雪中，其4D成像雷達可以分辨出：相距900英尺，與你的車(chē)輛保持相同速度行駛的車(chē)輛。并且在對方車(chē)輛減速或突然停止時(shí)，也能感應到并采取相應行動(dòng)。
Marenko還提出，4D成像雷達還擅長(cháng)通過(guò)高度區分物體，這可以幫助汽車(chē)判斷前方靜止物體是樹(shù)枝還是人。
自動(dòng)駕駛汽車(chē)的激光雷達測量圖
4D成像雷達：“壓箱底”技術(shù)？！
值得注意的是，Marenko并不認為4D成像雷達能夠獨自處理自主任務(wù)。他認為4D成像雷達只是包括光學(xué)傳感器在內的汽車(chē)自動(dòng)駕駛傳感器系統的一部分。這是自動(dòng)駕駛汽車(chē)中關(guān)于3D捕捉的舊觀(guān)念——即“每種技術(shù)都是工具箱中的一種單獨工具”，目前這個(gè)概念仍然適用。
Marenko認為：“4D成像雷達是所有傳感器中探測范圍最遠的，這使得它可能最先識別危險。然后，4D成像雷達可將攝像頭和激光雷達傳感器的探測引導到相關(guān)區域，這將大大提升自動(dòng)駕駛的安全性�！钡@種目的的遠距離探測，傳感器的精度可能相對較低。
Marenko最后最有說(shuō)服力的論據就是成本。整套汽車(chē)自動(dòng)駕駛傳感器的成本需降到1000美元以下，才能實(shí)現商業(yè)化。以這種方式使用3D成像傳感器可以幫助我們達到Level 3或是更高級別的自動(dòng)駕駛，且無(wú)需考慮單個(gè)車(chē)輛激光雷達的冗余需求。
另外Marenko還有比較偏激的觀(guān)點(diǎn)：4D成像雷達可讓自動(dòng)駕駛汽車(chē)完全擺脫對激光雷達的需要。但該論點(diǎn)的真實(shí)性，只能靠時(shí)間來(lái)證明了。
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