Lunewave 發明 3D 列印龍勃透鏡，專攻自動駕駛市場
毫米波雷達是一種常見的感知技術，其工作頻段在毫米波頻段，波長在 1mm~10mm，即頻寬在 300GHz~30GHz（1GHz=109 Hz）之間。這個頻段的波長相對較長，可以感知的範圍遠，但是往往精度也比較低，比如輔助駕駛常用的 77GHz 頻段，精度遠遠低於基於可見光的攝像頭，更不用說鐳射雷達。
圖表 | 電磁波譜圖（來源：網路）
龍勃透鏡（Luneburg lens）可以解決前面提到的問題。不同於大部分天線，龍勃透鏡是一個球形，由數層從外到內折射率逐漸增加的材料製成，可以發射和接收電磁波。龍勃透鏡的頻寬非常寬，測量精度高，而且其天線能增強接收反射回來訊號的能力，使得信噪比變高，而球形設計可以向全空間各個方向發射波束，擁有無死角的視場。
圖 | 標準龍勃透鏡的橫截面
傳統制作龍勃透鏡的方法就像洋蔥，從中間開始，再疊加不同厚度的各個薄層，各層的生產都需要對 3D 空間結構控制非常精確。這種製作工藝難度高，成本高，這一模式也限制了龍勃透鏡實現更高精度。
辛皓博士是全球最瞭解龍勃透鏡的人之一。他在電磁波領域有二十多年研究，是亞利桑那大學電子和計算機工程系和物理系教授，並在他創立的毫米波天線電路實驗室任主任。
2007 年，辛皓瞭解到 3D 印表機的精度已經能達到幾十微米，他當時第一個念頭就是，可不可以用來做毫米波，甚至是太赫茲（THz，指頻寬在 100GHz-10THz 之間的頻段）的器件。當然，最吸引人的是能不能用 3D 做龍勃透鏡。
要實現 3D 列印龍勃透鏡，最關鍵的一點是材料的折射率。3D 列印市場的產品主要是展覽品、機械用品等，即使是全球最大的 3D 廠商也沒有對列印材料折射率進行細緻的區分，於是辛皓的團隊買來大量材料，使用專業裝置不斷測試，最終發現一些高分子材料（ploymer）非常不錯，性質正好適合做成龍勃透鏡。
圖 | Lunewave CTO 辛皓（來源：Lunewave）
時光如水，七年過去。期間這個團隊不斷優化工藝和設計，把製作過程打磨成熟。他們與科技機構合作，提供產品。在幾種 3D 列印技術中，他們最終選擇了高分子噴射技術（polymer jetting/polymerization），這一技術支援高分子材料，並且可以實現最高的精度，達到十幾微米。
圖表 | 3D 列印技術特性對照表（來源：Lunewave）
具體來說，列印時使用紫外線（UV）或其他光源來固化液態的列印材料，列印材料通常是光敏高分子聚合物。
直到 2016 年，他們已經設計出低成本生產的流程，能夠實現量產並保證產品的質量。團隊認為產品商業化的時機已經成熟，創立 Lunewave 公司，四個人的創始團隊除了辛皓，還有他的弟弟辛江，後者任 CEO。
圖 | Lunewave 使用 3D 打印製成的龍勃透鏡，從左至右的規格分別是直徑 240mm 使用頻率上限 20 GHz、直徑 70 mm 使用頻率上限 40 GHz、直徑 28mm 使用頻率上限 110 GHz (來源：Lunewave)
理論上講，3D 列印的龍勃透鏡可以應用在 5G 的無線通訊、無人機感測器、機器人感測器。而這家企業考慮到自身還是初創公司，目前團隊人比較少，只有 12 個人，計劃年底前擴張到 20 個人，因此，他們決定先專攻一個場景，自動駕駛。
根據市場研究機構 Plunkeet Research 的資料，全球汽車毫米波雷達市場出貨量將在未來幾年間穩定增長，預計到 2020 年將達到近 7000 萬個。
鐳射雷達、攝像頭、毫米波雷達是自動駕駛感測器必備“套件”，各有優勢和侷限，無人車往往同時使用上述三種以實現感測器冗餘和安全保障。短期來看，各個感測器很難取代彼此。
鐳射雷達精確度高、測距測速強、自帶光源因此適合除強日光外的大部分光線條件。但是，鐳射的波長短，穿透性差，不適合雨雪天氣，並且鐳射雷達成本高。
儘管高階鐳射雷達可以實現更遠的探測距離，比如 Velodyne 的 128 線產品 VLS-128，可以探測 300 米的範圍，不過成本也明顯增加，雖然 Velodyne 沒有透露這款產品的售價，不過一定遠高於其 64 線產品的 7.5 萬美元。
攝像頭獲得的影象細節豐富，並且產品成熟度高，價格低；但是，攝像頭對光線條件有要求，既不能光線過強也不能完全黑暗。
毫米波雷達測量距離遠，穿透力強，適合各種天氣環境，並且產品成熟，已經廣泛應用在量產車上。但是毫米波雷達精度低，視場也更小。
Lunewave 面向自動駕駛市場推出高精度毫米波雷達，W-BandLens，這一代 W-BAND 龍勃透鏡的角解析度達到 1 度，測距可以實現 350 米。
圖 | 高精度毫米波雷達 W-Band Lens（來源：Lunewave）
相比同類毫米波雷達產品，Lunewave 的優勢在於精度高、全方位、並且成本與傳統雷達相當。
目前車載毫米波雷達一般落到三個頻段：24—24.25GHz 頻段頻寬窄，可以用於檢測後方兩側車道是否有車；77GHz 頻段用於完成測距測速，實現 ADAS 功能，比如 AEB、自動跟車；79GHz—81GHz 頻段才可以用於自動駕駛領域，可以完成行人等更精細的區分。
毫米波雷達市場已經被 ABCD，即 Autoliv、Bosch、Continental 和 Delphi，四家巨頭佔領，不過他們主要提供 24GHz 的變道輔助雷達，或者 77GHz 頻段的毫米波雷達以實現輔助駕駛功能，而面向自動駕駛市場的 79-81GHz 頻段還沒有玩家勝出。
從產品來看，W-BAND 龍勃透鏡的頻寬在 76-81GHz，適合應用於輔助駕駛和自動駕駛汽車。辛皓表示 Lunewave 並沒有釋放龍勃透鏡的全部能量，這款產品事實上可以實現廣泛的 75-110GHz 頻段。
高精度全方位的特點反映到汽車上，就是需要安裝的毫米波雷達數量減少。實際應用時，一個毫米波雷達放到車頂，360 度範圍內都可以覆蓋，即使在設計方面考慮汽車整體性，也只需要前後各安裝一個，這就比之前的十幾個有很大進步。
作為對比，傳統輔助駕駛中一項 ACC 功能一般就需要 3 個毫米波雷達，一個 77GHz、探測距離遠、角度小的雷達，以及兩個 24GHz、探測距離近、探測角度更大的雷達。
除了硬體方面，Lunewave 還進行了軟體層面的創新，可以實現適應性感知和抗干擾。其雷達產品不需要處理訊號就可以感知其來源，因此能簡化對訊號處理的要求，簡化對晶片複雜度的要求；此外，Lunewave 產品可以快速感知干擾訊號來自何方，消除干擾。
目前 Lunewave 已經與寶馬等幾家跨國汽車廠家合作，其 W-BAND LENS 已經用於無人車的測試。融資方面也取得進展，Lunewave 在 2017 年完成天使輪融資，並在今年獲得來自遠瞻資本等的種子輪投資。