拆解特斯拉HW4.0的毫米波雷達(dá)主板

特斯拉 HW4.0 消息傳出后，有人爆料說在硬件層面發(fā)生了巨大變化，引發(fā)行業(yè)轟動(dòng)。大家都在猜測HW4.0 具體做了哪些改動(dòng)。

2月16日，Twitter用戶greentheonly爆出HW4.0的主板拆解照片。2月18日又爆出毫米波雷達(dá)的拆解照片。通過照片，我們得以見到HW4.0的廬山真面目。本文著重分析其Radio（無線電）部分，主要包含毫米波雷達(dá)、GNSS、LTE通信模塊、藍(lán)牙、Wi-Fi等。

由于LTE藍(lán)牙Wi-Fi集成在同一模組內(nèi)，實(shí)際上只有三部分。分析下來，HW4.0的GNSS和毫米波雷達(dá)得到了升級(jí)，由于技術(shù)方案的變化，恐引起行業(yè)格局的巨變。不過，4G模塊依然為基于高通SA415打造的移遠(yuǎn)AGR525R-GL。

詳情如下：

01GNSS小幅升級(jí)

HW4.0的天線接口和芯片位置保持大體不變，但是芯片封裝卻發(fā)生了變化，由近似正方形變成了1：2的長方形。結(jié)合此前的報(bào)道，HW4.0的GPS天線也發(fā)生了變化，因此推測特斯拉更換了GPS芯片供應(yīng)商。

HW3.0

HW4.0

在HW3.0上，特斯拉使用了UBLOX公司生產(chǎn)的M8L，主要問題是僅僅支持單頻GNSS（GPSBEIDOU），因此很容易丟失GNSS衛(wèi)星信號(hào)，筆者實(shí)測，在靜止和低速情況下，M8L的定位精度在2m左右波動(dòng)，屬于低端產(chǎn)品。

由于LTE模塊上已經(jīng)集成了一個(gè)消費(fèi)級(jí)的GPS，在FSD上再使用同為低端的M8L顯得有些落伍。從下圖可以看出，天線上面只有一個(gè)貼片，所以只能支持一個(gè)頻段。要增加頻段，天線就需要增加貼片。因此，筆者推測，替換GNSS天線就是為了增加支持頻段數(shù)量。

UBLOX M8和單頻天線

找了一圈，發(fā)現(xiàn)目前市面上符合車規(guī)的GNSS芯片并不多。目前國內(nèi)新勢力采用的較多的是UBLOX F9P，其性能距離測繪級(jí)RTK接收機(jī)已經(jīng)不遠(yuǎn)，但是主要問題是價(jià)格過高（散片1，574.09元），馬斯克對成本這么敏感的人不知道會(huì)不會(huì)一下子升級(jí)到這么高端的方案。

也許使用價(jià)格較低的M9F9h更有可能，但是一個(gè)疑點(diǎn)是封裝上面沒有UBLOX的logo。

UBLOX F9P和多頻天線

另外一種在國內(nèi)用的主流方案是ST的81009100，該芯片的性能表現(xiàn)未知，但是也通過了AECQ100車規(guī)認(rèn)證，支持L1L5雙頻甚至是L2E6，其信號(hào)質(zhì)量和衛(wèi)星捕獲能力遠(yuǎn)遠(yuǎn)強(qiáng)于M8L。相對而言ST的價(jià)格具備一些優(yōu)勢，而且Demo板上的封裝也是長方形的，特斯拉也有可能會(huì)跟風(fēng)國內(nèi)GNSS供應(yīng)商（例如移遠(yuǎn)、華測），采用ST的方案。

ST 8100

然而，單獨(dú)采用ST的方案，無法實(shí)現(xiàn)RTK，需要制作成模組并加入RTK算法。移遠(yuǎn)就有基于ST 8100的RTK方案。目前來講，在定位方面，國內(nèi)車廠是領(lǐng)先于國外的。有句話說的好，我可以不用，但你不能沒有。鑒于特斯拉之前沒有使用高精度定位和高精度地圖，單獨(dú)使用ST或者采購移遠(yuǎn)模組的可能性也是存在的。

第三種可能性就是比較小眾的方案，例如SWIFT和華大北斗也有類似的高精度定位方案，這個(gè)可能性也是存在的。

值得說明的是，目前，智能駕駛卡車均采用了雙天線配置，但是乘用車均沒有采用。雙天線配置至少有兩個(gè)好處：

一是在低速狀態(tài)下可以獲得高精度航向信息，從而避免車載導(dǎo)航和IMU的初始化；

二是主從天線互為備份，大大的增加了系統(tǒng)魯棒性，更加容易滿足ASIL-B以上要求。

無論HW4.0具體采用哪種芯片，可以明確的是，特斯拉徹底拋棄了單頻單點(diǎn)定位的低端方案，轉(zhuǎn)而投身多系統(tǒng)多頻方案，但是否采用PPPRTK技術(shù)，從外觀分析希望不大。

對于高精度定位市場，目前UBLOX和ST在國內(nèi)各占據(jù)半壁江山，但是UBLOX在海外市場占據(jù)絕對優(yōu)勢。特斯拉此次修改，恐引起高精度GNSS領(lǐng)域行業(yè)格局變化。

02毫米波雷達(dá)升級(jí)，后處理潛力大

特斯拉最早的毫米波雷達(dá)方案為博世提供。但是在2021年的AI DAY上，馬斯克宣布取消毫米波雷達(dá)。AK小哥抱怨說，毫米波雷達(dá)不但沒起作用還不停地干擾視覺，讓人不勝其煩。

此次，HW4.0重新裝回毫米波雷達(dá)，被行業(yè)大吹特吹是新一代4D毫米波。根據(jù)照片，其方案初步分析應(yīng)該是一個(gè)6發(fā)8收的級(jí)聯(lián)方案，使用的是MIMO雷達(dá)體制。

筆者比較了TI的開發(fā)板2243，只能說是如有雷同，純屬巧合。不管現(xiàn)在業(yè)內(nèi)如何亢奮，我們都是TI和NXP的搬運(yùn)工而已。

唯一能調(diào)的也就是天線了。但是無論是特斯拉還是TI的Demo，都是簡單的級(jí)聯(lián)貼片天線而已。但是畢竟國內(nèi)做3片級(jí)聯(lián)、4片級(jí)聯(lián)的毫米波雷達(dá)廠商也不少，雙級(jí)聯(lián)方案只能說是一般水準(zhǔn)。

77GHz 毫米波雷達(dá)正面

TI 2243（左側(cè)級(jí)聯(lián)DEMO，右側(cè)3D探測DEMO）

從天線角度來看，兩者有采用了非對齊的串饋貼片單元，原理相同。貼片單元越多，方向圖越窄，分辨率越高。不對齊的原因同樣也是為了實(shí)現(xiàn)Z軸上的分辨率，所謂4D雷達(dá)來自于此。

基本天線單元

基于FMCW雷達(dá)的ACC系統(tǒng)的天線技術(shù)

從與傳統(tǒng)毫米波雷達(dá)的對比來看，增加收發(fā)通道數(shù)確實(shí)極大增加點(diǎn)云密度，并具備了z軸區(qū)分的能力，使得毫米波雷達(dá)具備類似于低線數(shù)激光雷達(dá)的效果。

但是MIMO雷達(dá)本質(zhì)上是一個(gè)時(shí)間積累的過程，各個(gè)發(fā)射通道的發(fā)射時(shí)間需要錯(cuò)開，通道數(shù)量越多，刷新率就越低。所謂虛擬孔徑不過是一個(gè)用時(shí)間換分辨率的數(shù)學(xué)處理，還是存在物理極限的約束。

傳統(tǒng)毫米波雷達(dá)和4D毫米波對比

值得注意是的是，該雷達(dá)的信號(hào)處理芯片為Xilinx的7020系列，貿(mào)澤的報(bào)價(jià)為1275元一片，這塊芯片極大地拉高了整個(gè)毫米波雷達(dá)的成本。筆者對此感到錯(cuò)愕，畢竟TI的方案里面內(nèi)嵌了DSP。按照賽靈斯的介紹，7020內(nèi)嵌ARM和FPGA，可以作為感知融合芯片使用，而且FPGA的實(shí)時(shí)性是一大優(yōu)勢。

XA7Z020 系統(tǒng)架構(gòu)

XA7Z020 價(jià)格

按照官網(wǎng)介紹，7020可以用于環(huán)境感知和融合

因此，此雷達(dá)的前端著實(shí)不咋地，但是后處理的潛力很高。但是，博世和大陸的低端毫米波總算是被行業(yè)徹底拋棄，靜止障礙物不識(shí)別這個(gè)老大難問題被徹底解決。目前來說，可以國內(nèi)有非常多的初創(chuàng)企業(yè)可以設(shè)計(jì)生產(chǎn)制造4D毫米波雷達(dá)，其價(jià)格和服務(wù)也擁有ABCD所不具備的巨大優(yōu)勢。雷達(dá)市場的兩強(qiáng)爭霸格局將被徹底改寫。

采用4D雷達(dá)將徹底避免AEB失效導(dǎo)致的撞車

03依然采用4G通信

通信模塊依然是SA415，由于高通的SDX55價(jià)格居高不下，特斯拉還是沒舍得將通訊模塊升級(jí)為5G。網(wǎng)上有車主說將自己的蔚來升級(jí)到8155花了一萬多，成本著實(shí)不低啊。

SA415也自帶另外一套GNSS定位系統(tǒng)（VEPP），很遺憾，筆者還沒有聽說哪家主機(jī)廠將其應(yīng)用與自動(dòng)駕駛系統(tǒng)，連特斯拉都不用的定位系統(tǒng)，可能還是比較適合車載導(dǎo)航。因此，高通地位目前看似穩(wěn)固，但是只要華為和聯(lián)發(fā)科不放棄無線通信市場，反應(yīng)緩慢的歐美企業(yè)也會(huì)遭到像GNSS和毫米波雷達(dá)般的血洗。