拆解特斯拉HW4.0的毫米波雷达主板
特斯拉 hw4.0 消息传出后，有人爆料说在硬件层面发生了巨大变化，引发行业轰动。大家都在猜测hw4.0 具体做了哪些改动。
2月16日，twitter用户greentheonly爆出hw4.0的主板拆解照片。2月18日又爆出毫米波雷达的拆解照片。通过照片，我们得以见到hw4.0的庐山真面目。本文着重分析其radio（无线电）部分，主要包含毫米波雷达、gnss、lte通信模块、蓝牙、wi-fi等。
由于lte蓝牙wi-fi集成在同一模组内，实际上只有三部分。分析下来，hw4.0的gnss和毫米波雷达得到了升级，由于技术方案的变化，恐引起行业格局的巨变。不过，4g模块依然为基于高通sa415打造的移远agr525r-gl。
详情如下：
01gnss小幅升级
hw4.0的天线接口和芯片位置保持大体不变，但是芯片封装却发生了变化，由近似正方形变成了1：2的长方形。结合此前的报道，hw4.0的gps天线也发生了变化，因此推测特斯拉更换了gps芯片供应商。
hw3.0
hw4.0
在hw3.0上，特斯拉使用了ublox公司生产的m8l，主要问题是仅仅支持单频gnss（gpsbeidou），因此很容易丢失gnss卫星信号，笔者实测，在静止和低速情况下，m8l的定位精度在2m左右波动，属于低端产品。
由于lte模块上已经集成了一个消费级的gps，在fsd上再使用同为低端的m8l显得有些落伍。从下图可以看出，天线上面只有一个贴片，所以只能支持一个频段。要增加频段，天线就需要增加贴片。因此，笔者推测，替换gnss天线就是为了增加支持频段数量。
ublox m8和单频天线
找了一圈，发现目前市面上符合车规的gnss芯片并不多。目前国内新势力采用的较多的是ublox f9p，其性能距离测绘级rtk接收机已经不远，但是主要问题是价格过高（散片1，574.09元），马斯克对成本这么敏感的人不知道会不会一下子升级到这么高端的方案。
也许使用价格较低的m9f9h更有可能，但是一个疑点是封装上面没有ublox的logo。
ublox f9p和多频天线
另外一种在国内用的主流方案是st的81009100，该芯片的性能表现未知，但是也通过了aecq100车规认证，支持l1l5双频甚至是l2e6，其信号质量和卫星捕获能力远远强于m8l。相对而言st的价格具备一些优势，而且demo板上的封装也是长方形的，特斯拉也有可能会跟风国内gnss供应商（例如移远、华测），采用st的方案。
st 8100
然而，单独采用st的方案，无法实现rtk，需要制作成模组并加入rtk算法。移远就有基于st 8100的rtk方案。目前来讲，在定位方面，国内车厂是领先于国外的。有句话说的好，我可以不用，但你不能没有。鉴于特斯拉之前没有使用高精度定位和高精度地图，单独使用st或者采购移远模组的可能性也是存在的。
第三种可能性就是比较小众的方案，例如swift和华大北斗也有类似的高精度定位方案，这个可能性也是存在的。
值得说明的是，目前，智能驾驶卡车均采用了双天线配置，但是乘用车均没有采用。双天线配置至少有两个好处：
一是在低速状态下可以获得高精度航向信息，从而避免车载导航和imu的初始化；
二是主从天线互为备份，大大的增加了系统鲁棒性，更加容易满足asil-b以上要求。
无论hw4.0具体采用哪种芯片，可以明确的是，特斯拉彻底抛弃了单频单点定位的低端方案，转而投身多系统多频方案，但是否采用ppprtk技术，从外观分析希望不大。
对于高精度定位市场，目前ublox和st在国内各占据半壁江山，但是ublox在海外市场占据绝对优势。特斯拉此次修改，恐引起高精度gnss领域行业格局变化。
02毫米波雷达升级，后处理潜力大
特斯拉最早的毫米波雷达方案为博世提供。但是在2021年的ai day上，马斯克宣布取消毫米波雷达。ak小哥抱怨说，毫米波雷达不但没起作用还不停地干扰视觉，让人不胜其烦。
此次，hw4.0重新装回毫米波雷达，被行业大吹特吹是新一代4d毫米波。根据照片，其方案初步分析应该是一个6发8收的级联方案，使用的是mimo雷达体制。
笔者比较了ti的开发板2243，只能说是如有雷同，纯属巧合。不管现在业内如何亢奋，我们都是ti和nxp的搬运工而已。
唯一能调的也就是天线了。但是无论是特斯拉还是ti的demo，都是简单的级联贴片天线而已。但是毕竟国内做3片级联、4片级联的毫米波雷达厂商也不少，双级联方案只能说是一般水准。
77ghz 毫米波雷达正面
ti 2243（左侧级联demo，右侧3d探测demo）
从天线角度来看，两者有采用了非对齐的串馈贴片单元，原理相同。贴片单元越多，方向图越窄，分辨率越高。不对齐的原因同样也是为了实现z轴上的分辨率，所谓4d雷达来自于此。
基本天线单元
基于fmcw雷达的acc系统的天线技术
从与传统毫米波雷达的对比来看，增加收发通道数确实极大增加点云密度，并具备了z轴区分的能力，使得毫米波雷达具备类似于低线数激光雷达的效果。
但是mimo雷达本质上是一个时间积累的过程，各个发射通道的发射时间需要错开，通道数量越多，刷新率就越低。所谓虚拟孔径不过是一个用时间换分辨率的数学处理，还是存在物理极限的约束。
传统毫米波雷达和4d毫米波对比
值得注意是的是，该雷达的信号处理芯片为xilinx的7020系列，贸泽的报价为1275元一片，这块芯片极大地拉高了整个毫米波雷达的成本。笔者对此感到错愕，毕竟ti的方案里面内嵌了dsp。按照赛灵斯的介绍，7020内嵌arm和fpga，可以作为感知融合芯片使用，而且fpga的实时性是一大优势。
xa7z020 系统架构
xa7z020 价格
按照官网介绍，7020可以用于环境感知和融合
因此，此雷达的前端着实不咋地，但是后处理的潜力很高。但是，博世和大陆的低端毫米波总算是被行业彻底抛弃，静止障碍物不识别这个老大难问题被彻底解决。目前来说，可以国内有非常多的初创企业可以设计生产制造4d毫米波雷达，其价格和服务也拥有abcd所不具备的巨大优势。雷达市场的两强争霸格局将被彻底改写。
采用4d雷达将彻底避免aeb失效导致的撞车
03依然采用4g通信
通信模块依然是sa415，由于高通的sdx55价格居高不下，特斯拉还是没舍得将通讯模块升级为5g。网上有车主说将自己的蔚来升级到8155花了一万多，成本着实不低啊。
sa415也自带另外一套gnss定位系统（vepp）， 很遗憾，笔者还没有听说哪家主机厂将其应用与自动驾驶系统，连特斯拉都不用的定位系统，可能还是比较适合车载导航。因此，高通地位目前看似稳固，但是只要华为和联发科不放弃无线通信市场，反应缓慢的欧美企业也会遭到像gnss和毫米波雷达般的血洗。
04小结
特斯拉的gnss有小幅度升级，但是落后于国内新势力；
毫米波雷达在后处理方面有很大的潜力，但是射频部分只能算是行业普通水平，估计aeb功能将得到强化，可以帮其走出撞车阴影；
lte通讯模块没有升级，已经远远落后于国内造车新势力，将会大大影响用户体验；
从长远看，毫米波雷达的市场格局将会有革命性的变化，但是上游芯片市场格局其实变化不大；
gnss市场可能会由一家独大转向两强争霸，鹿死谁手，让我们拭目以待。
东旭光电发展高端装备及技术服务业务，获8000万设备订单
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可编程逻辑器件怎样来实现灵活的电源管理
波音B737-800型飞机在北京大兴国际机场完成了第二阶段试飞试验
日本13家企业建立虚拟偶像标准VRM联盟
拆解特斯拉HW4.0的毫米波雷达主板
高效稳定的双功能催化剂，可助于MAB电池的充放电性能提升
电流和磁传感器对TWS设计的重要性分析
华为将TDD和FDD上行资源组合，提升5G上行容量和用户体验
38亿美元并购单方面叫停？SSD主控巨头慧荣强硬回应！
Flyme官方宣布Flyme 8系统将与魅族16s Pro在发布会上同时发布
OpenAI领投，挪威机器人公司1X Technologies获2350万美元投资
DCI是什么？Xilinx 7系列FPGA的HP bank都支持DCI
四大芯片厂商对于供货华为表态 华为与阿根廷5G协议遭遇美国特别关注
逻辑门电路的概念 几种常见门电路的实现
华为mate9最新消息：华为Mate9清仓大处理，与P10相比该买哪一款？
基于旋转变压器的电机控制设计
ASML的EUV光刻机已成台积电未来发展的“逆鳞”
Silicon Labs最新推出的围绕EFR32MG13 Mighty Gecko SoC系
强攻磁性原子链的马约拉纳简析
2月16日，twitter用户greentheonly爆出hw4.0的主板拆解照片。2月18日又爆出毫米波雷达的拆解照片。通过照片，我们得以见到hw4.0的庐山真面目。本文着重分析其radio（无线电）部分，主要包含毫米波雷达、gnss、lte通信模块、蓝牙、wi-fi等。
由于lte蓝牙wi-fi集成在同一模组内，实际上只有三部分。分析下来，hw4.0的gnss和毫米波雷达得到了升级，由于技术方案的变化，恐引起行业格局的巨变。不过，4g模块依然为基于高通sa415打造的移远agr525r-gl。
详情如下：
01gnss小幅升级
hw4.0的天线接口和芯片位置保持大体不变，但是芯片封装却发生了变化，由近似正方形变成了1：2的长方形。结合此前的报道，hw4.0的gps天线也发生了变化，因此推测特斯拉更换了gps芯片供应商。
hw3.0
hw4.0
在hw3.0上，特斯拉使用了ublox公司生产的m8l，主要问题是仅仅支持单频gnss（gpsbeidou），因此很容易丢失gnss卫星信号，笔者实测，在静止和低速情况下，m8l的定位精度在2m左右波动，属于低端产品。
由于lte模块上已经集成了一个消费级的gps，在fsd上再使用同为低端的m8l显得有些落伍。从下图可以看出，天线上面只有一个贴片，所以只能支持一个频段。要增加频段，天线就需要增加贴片。因此，笔者推测，替换gnss天线就是为了增加支持频段数量。
ublox m8和单频天线
找了一圈，发现目前市面上符合车规的gnss芯片并不多。目前国内新势力采用的较多的是ublox f9p，其性能距离测绘级rtk接收机已经不远，但是主要问题是价格过高（散片1，574.09元），马斯克对成本这么敏感的人不知道会不会一下子升级到这么高端的方案。
也许使用价格较低的m9f9h更有可能，但是一个疑点是封装上面没有ublox的logo。
ublox f9p和多频天线
另外一种在国内用的主流方案是st的81009100，该芯片的性能表现未知，但是也通过了aecq100车规认证，支持l1l5双频甚至是l2e6，其信号质量和卫星捕获能力远远强于m8l。相对而言st的价格具备一些优势，而且demo板上的封装也是长方形的，特斯拉也有可能会跟风国内gnss供应商（例如移远、华测），采用st的方案。
st 8100
然而，单独采用st的方案，无法实现rtk，需要制作成模组并加入rtk算法。移远就有基于st 8100的rtk方案。目前来讲，在定位方面，国内车厂是领先于国外的。有句话说的好，我可以不用，但你不能没有。鉴于特斯拉之前没有使用高精度定位和高精度地图，单独使用st或者采购移远模组的可能性也是存在的。
第三种可能性就是比较小众的方案，例如swift和华大北斗也有类似的高精度定位方案，这个可能性也是存在的。
值得说明的是，目前，智能驾驶卡车均采用了双天线配置，但是乘用车均没有采用。双天线配置至少有两个好处：
一是在低速状态下可以获得高精度航向信息，从而避免车载导航和imu的初始化；
二是主从天线互为备份，大大的增加了系统鲁棒性，更加容易满足asil-b以上要求。
无论hw4.0具体采用哪种芯片，可以明确的是，特斯拉彻底抛弃了单频单点定位的低端方案，转而投身多系统多频方案，但是否采用ppprtk技术，从外观分析希望不大。
对于高精度定位市场，目前ublox和st在国内各占据半壁江山，但是ublox在海外市场占据绝对优势。特斯拉此次修改，恐引起高精度gnss领域行业格局变化。
02毫米波雷达升级，后处理潜力大
特斯拉最早的毫米波雷达方案为博世提供。但是在2021年的ai day上，马斯克宣布取消毫米波雷达。ak小哥抱怨说，毫米波雷达不但没起作用还不停地干扰视觉，让人不胜其烦。
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笔者比较了ti的开发板2243，只能说是如有雷同，纯属巧合。不管现在业内如何亢奋，我们都是ti和nxp的搬运工而已。
唯一能调的也就是天线了。但是无论是特斯拉还是ti的demo，都是简单的级联贴片天线而已。但是毕竟国内做3片级联、4片级联的毫米波雷达厂商也不少，双级联方案只能说是一般水准。
77ghz 毫米波雷达正面
ti 2243（左侧级联demo，右侧3d探测demo）
从天线角度来看，两者有采用了非对齐的串馈贴片单元，原理相同。贴片单元越多，方向图越窄，分辨率越高。不对齐的原因同样也是为了实现z轴上的分辨率，所谓4d雷达来自于此。
基本天线单元
基于fmcw雷达的acc系统的天线技术
从与传统毫米波雷达的对比来看，增加收发通道数确实极大增加点云密度，并具备了z轴区分的能力，使得毫米波雷达具备类似于低线数激光雷达的效果。
但是mimo雷达本质上是一个时间积累的过程，各个发射通道的发射时间需要错开，通道数量越多，刷新率就越低。所谓虚拟孔径不过是一个用时间换分辨率的数学处理，还是存在物理极限的约束。
传统毫米波雷达和4d毫米波对比
值得注意是的是，该雷达的信号处理芯片为xilinx的7020系列，贸泽的报价为1275元一片，这块芯片极大地拉高了整个毫米波雷达的成本。笔者对此感到错愕，毕竟ti的方案里面内嵌了dsp。按照赛灵斯的介绍，7020内嵌arm和fpga，可以作为感知融合芯片使用，而且fpga的实时性是一大优势。
xa7z020 系统架构
xa7z020 价格
按照官网介绍，7020可以用于环境感知和融合
因此，此雷达的前端着实不咋地，但是后处理的潜力很高。但是，博世和大陆的低端毫米波总算是被行业彻底抛弃，静止障碍物不识别这个老大难问题被彻底解决。目前来说，可以国内有非常多的初创企业可以设计生产制造4d毫米波雷达，其价格和服务也拥有abcd所不具备的巨大优势。雷达市场的两强争霸格局将被彻底改写。
采用4d雷达将彻底避免aeb失效导致的撞车
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sa415也自带另外一套gnss定位系统（vepp）， 很遗憾，笔者还没有听说哪家主机厂将其应用与自动驾驶系统，连特斯拉都不用的定位系统，可能还是比较适合车载导航。因此，高通地位目前看似稳固，但是只要华为和联发科不放弃无线通信市场，反应缓慢的欧美企业也会遭到像gnss和毫米波雷达般的血洗。
04小结
特斯拉的gnss有小幅度升级，但是落后于国内新势力；
毫米波雷达在后处理方面有很大的潜力，但是射频部分只能算是行业普通水平，估计aeb功能将得到强化，可以帮其走出撞车阴影；
lte通讯模块没有升级，已经远远落后于国内造车新势力，将会大大影响用户体验；
从长远看，毫米波雷达的市场格局将会有革命性的变化，但是上游芯片市场格局其实变化不大；
gnss市场可能会由一家独大转向两强争霸，鹿死谁手，让我们拭目以待。
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高效稳定的双功能催化剂，可助于MAB电池的充放电性能提升
电流和磁传感器对TWS设计的重要性分析
华为将TDD和FDD上行资源组合，提升5G上行容量和用户体验
38亿美元并购单方面叫停？SSD主控巨头慧荣强硬回应！
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逻辑门电路的概念 几种常见门电路的实现
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ASML的EUV光刻机已成台积电未来发展的“逆鳞”
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