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解決方案

激光與毫米波誰(shuí)才是未來(lái)自動(dòng)駕駛的大佬

來(lái)源:電子發(fā)燒友2017-04-26 我要評(píng)論(0 )   

雷達(dá)是用無(wú)線電的方法發(fā)現(xiàn)目標(biāo)并測(cè)定他們的空間位置。因此,雷達(dá)是利用電磁波探測(cè)目標(biāo)的電子設(shè)備。雷達(dá)發(fā)射電磁波對(duì)目標(biāo)進(jìn)行照射并接收其回波,由此獲得目標(biāo)至電磁波發(fā)...

雷達(dá)是用無(wú)線電的方法發(fā)現(xiàn)目標(biāo)并測(cè)定他們的空間位置。因此,雷達(dá)是利用電磁波探測(cè)目標(biāo)的電子設(shè)備。雷達(dá)發(fā)射電磁波對(duì)目標(biāo)進(jìn)行照射并接收其回波,由此獲得目標(biāo)至電磁波發(fā)射點(diǎn)的距離、距離變化率、方位、高度等信息。而無(wú)人駕駛主要是依靠車(chē)內(nèi)的以計(jì)算機(jī)系統(tǒng)為主的智能駕駛儀來(lái)實(shí)現(xiàn)無(wú)人駕駛。對(duì)于無(wú)人駕駛來(lái)說(shuō) 想要真正上路行駛,最關(guān)鍵的技術(shù)難點(diǎn)就在于汽車(chē)如何能對(duì)現(xiàn)實(shí)中復(fù)雜的交通狀況了如指掌,這樣一來(lái)就必須使用雷達(dá)裝置。毫米波雷達(dá)穿透力強(qiáng),激光雷達(dá)精度高,究竟應(yīng)該如何選擇?

從當(dāng)前各家公司的路測(cè)汽車(chē)照片來(lái)看,機(jī)械式的多線束激光雷達(dá)是主流方案。

 

激光雷達(dá)和毫米波雷達(dá)區(qū)別

首先,科普一下什么是激光雷達(dá)。簡(jiǎn)單來(lái)說(shuō)激光雷達(dá)主要是通過(guò)發(fā)射激光束來(lái)探測(cè)周遭環(huán)境,車(chē)載激光雷達(dá)普遍采用多個(gè)激光發(fā)射器和接收器,建立三維點(diǎn)云圖,從而達(dá)到實(shí)時(shí)環(huán)境感知的目的。

激光雷達(dá)的優(yōu)勢(shì)在于其探測(cè)范圍更廣,探測(cè)精度更高。但是,激光雷達(dá)的缺點(diǎn)也很明顯:在雨雪霧等極端天氣下性能較差;采集的數(shù)據(jù)量過(guò)大;十分昂貴。

激光雷達(dá)應(yīng)用廠商——包括百度、谷歌、福特、奧迪、寶馬等等。

技術(shù)上來(lái)講,目前傳統(tǒng)激光雷達(dá)技術(shù)已經(jīng)很成熟,而固態(tài)激光雷達(dá)和混合固態(tài)激光雷達(dá)尚處于起步階段,因此各企業(yè)當(dāng)前在自動(dòng)駕駛汽車(chē)使用的激光雷達(dá),多以機(jī)械式激光雷達(dá)為主。而從整個(gè)激光雷達(dá)行業(yè)來(lái)看,高精度車(chē)載激光雷達(dá)產(chǎn)品生產(chǎn)商主要集中在國(guó)外,如美國(guó)的Velodyne、Quanegy,德國(guó)的IBEO,國(guó)內(nèi)近幾年也開(kāi)始出現(xiàn)一些專注于車(chē)載激光雷達(dá)的企業(yè),以及一些從其他領(lǐng)域轉(zhuǎn)行而來(lái)的激光雷達(dá)企業(yè),因看中自動(dòng)駕駛汽車(chē)廣闊發(fā)展前景,紛紛投身車(chē)載激光雷達(dá)產(chǎn)品的研發(fā),目前來(lái)看成果顯著。

所謂的毫米波雷達(dá),就是指工作頻段在毫米波頻段的雷達(dá),測(cè)距原理跟一般雷達(dá)一樣,也就是把無(wú)線電波(雷達(dá)波)發(fā)出去,然后接收回波,根據(jù)收發(fā)之間的時(shí)間差測(cè)得目標(biāo)的位置數(shù)據(jù)。毫米波雷達(dá)就是這個(gè)無(wú)線電波的頻率是毫米波頻段。

毫米波雷達(dá)從上世紀(jì)起就已在高檔汽車(chē)中使用,技術(shù)相對(duì)成熟。毫米波的波長(zhǎng)介于厘米波和光波之間,因此毫米波兼有微波制導(dǎo)和光電制導(dǎo)的優(yōu)點(diǎn),且其引導(dǎo)頭具有體積小、質(zhì)量輕和空間分辨率高的特點(diǎn)。此外,毫米波導(dǎo)引頭穿透霧、煙、灰塵的能力強(qiáng),相比于激光雷達(dá)是一大優(yōu)勢(shì)。

毫米波雷達(dá)的缺點(diǎn)也十分直觀,探測(cè)距離受到頻段損耗的直接制約(想要探測(cè)的遠(yuǎn),就必須使用高頻段雷達(dá)),也無(wú)法感知行人,并且對(duì)周邊所有障礙物無(wú)法進(jìn)行精準(zhǔn)的建模。

毫米波雷應(yīng)用廠商——典型代表特斯拉。

Autopilot2.0這套硬件中,除了8個(gè)攝像頭和12 個(gè)全新超聲波傳感器之外,一個(gè)前向探測(cè)雷達(dá)引起了我們的注意。經(jīng)研究,特斯拉上所使用的探測(cè)雷達(dá)為毫米波雷達(dá),而非其他主流無(wú)人駕駛研發(fā)中所使用的激光雷。

按照目前的主流分類(lèi),汽車(chē)毫米波雷達(dá)頻率主要包括77GHz和24GHz兩種,其中前者波長(zhǎng)更短,探測(cè)距離更遠(yuǎn),因此多用于前方車(chē)輛檢測(cè);而后者則通常用在車(chē)輛周?chē)臋z測(cè),如盲點(diǎn)檢測(cè)。此外,也有一些其他頻段的毫米波雷達(dá),如日本的60GHz以及臺(tái)灣使用的79GHz。

從整個(gè)毫米波雷達(dá)行業(yè)發(fā)展來(lái)看,無(wú)論系統(tǒng)還是器件,核心技術(shù)目前仍掌握在國(guó)外企業(yè)手中,如系統(tǒng)領(lǐng)域的博世、大陸、德?tīng)柛5?,器件方面的飛思卡爾、英飛凌、意法半導(dǎo)體等。不過(guò),近幾年國(guó)內(nèi)也涌現(xiàn)出了一些毫米波雷達(dá)相關(guān)公司,加速了行業(yè)的發(fā)展。有專家認(rèn)為,相對(duì)于攝像頭方面的激烈競(jìng)爭(zhēng),毫米波雷達(dá)更有創(chuàng)新性,潛在的市場(chǎng)空間更大,機(jī)會(huì)更多。

特別是77GHz,未來(lái)有望成為毫米波雷達(dá)主流,而在國(guó)內(nèi),加快開(kāi)發(fā)國(guó)產(chǎn)的77GHZ毫米波雷達(dá)芯片并盡快車(chē)載應(yīng)用,將是我國(guó)汽車(chē)毫米波雷達(dá)產(chǎn)業(yè)的機(jī)遇。據(jù)悉,北京行易道研制的 77GHz的毫米波雷達(dá),已經(jīng)成功搭載于被北汽無(wú)人駕駛汽車(chē)。


固態(tài)激光雷達(dá)與毫米波雷達(dá)相結(jié)合最佳

現(xiàn)階段無(wú)人駕駛領(lǐng)域,用于周?chē)h(huán)境感測(cè)的主流傳感器有激光雷達(dá)、毫米波雷達(dá)、視覺(jué)傳感器三種。攝像頭作為視覺(jué)傳感器的載體,已經(jīng)成為無(wú)人駕駛汽車(chē)的核心硬件之一,而雷達(dá)設(shè)備的各個(gè)參與廠商和企業(yè)則是喜好各異。

近日,外媒報(bào)導(dǎo),美商TetraVue完成1千萬(wàn)美元募資計(jì)劃,鴻海是主要投資者之一,TetraVue的3D激光雷達(dá)技術(shù),主攻自動(dòng)駕駛汽車(chē)領(lǐng)域。

TetraVue主要開(kāi)發(fā)3D快閃光激光雷達(dá)(3D Flash LIDAR)感測(cè)技術(shù)應(yīng)用,結(jié)合固態(tài)感應(yīng)器,應(yīng)用在自駕車(chē)領(lǐng)域,可在實(shí)際駕駛環(huán)境中、提供高解析畫(huà)質(zhì)的 3D 影像顯示,提升自動(dòng)駕駛的操作體驗(yàn),未來(lái)有可能取代現(xiàn)有的機(jī)械式感應(yīng)器。

除了前面提到的百度和谷歌之外,福特以及奧迪這類(lèi)的傳統(tǒng)車(chē)廠也選擇的激光雷達(dá),值得注意的是,傳統(tǒng)車(chē)廠所選擇的激光雷達(dá)種類(lèi)是混合固態(tài)激光雷達(dá)。

相對(duì)于傳統(tǒng)360度機(jī)械旋轉(zhuǎn)激光雷達(dá)來(lái)說(shuō),固態(tài)激光雷達(dá)采用基于電子部件進(jìn)行數(shù)據(jù)讀寫(xiě)的方案,去除了機(jī)械旋轉(zhuǎn)部件。這樣一來(lái),其成本可大幅降低至200美元左右,并且在保證性能的情況下,縮小的體積可將其集成至傳統(tǒng)汽車(chē)的外觀中。

那么混合固態(tài)雷達(dá)又是什么樣的呢?雖然從外觀上看不到傳統(tǒng)激光雷達(dá)的旋轉(zhuǎn)機(jī)制,但是為了360全視角,其內(nèi)部實(shí)際上仍然存在一些機(jī)械旋轉(zhuǎn)部件。只是這套機(jī)械旋轉(zhuǎn)部件做的非常小巧并且藏在機(jī)身內(nèi)部而已。所以,為了和固態(tài)激光雷達(dá)區(qū)分開(kāi)來(lái),取名混合固態(tài)激光雷達(dá)。

激光雷達(dá)初創(chuàng)公司Velodyne,以及德國(guó)的Ibeo激光雷達(dá)公司都有相關(guān)的混合固態(tài)激光雷達(dá)產(chǎn)品。目前來(lái)看,Velodyne研發(fā)的混合固態(tài)激光雷達(dá)的售價(jià)依舊高達(dá)7999美元,但福特方面宣稱量產(chǎn)后的售價(jià)將控制在500美元左右。

Velodyne宣稱有希望將原價(jià)幾萬(wàn)美金的激光雷達(dá)降低到成本50美元以內(nèi)。

不過(guò),固態(tài)激光雷達(dá)依然無(wú)法解決極端氣候下,無(wú)法施展性能的弊端。所以說(shuō),將全天候工作的毫米波雷達(dá)與之相結(jié)合的話,必然可以大大提升無(wú)人駕駛汽車(chē)的探測(cè)性能,順便可以擺脫傳統(tǒng)激光雷達(dá)如全家桶一樣,立在車(chē)頂而影響美觀。

結(jié)語(yǔ)

由此可見(jiàn),傳統(tǒng)激光雷達(dá)產(chǎn)品短期內(nèi)還難以擺脫高成本的制約,這樣一來(lái)價(jià)格優(yōu)勢(shì)更加明顯的固態(tài)激光雷達(dá)和毫米波雷達(dá),不僅可以在性能上實(shí)現(xiàn)互補(bǔ),還可以大大降低使用成本。2016年,Velodyne 總裁 Mike Jellen對(duì)外表示,Velodyne 的激光雷達(dá)在大規(guī)模量產(chǎn)情況下(訂單超過(guò)百萬(wàn)),其售價(jià)可降至500美金。而不久后,這家公司又表示,已經(jīng)成功設(shè)計(jì)出可應(yīng)用于自動(dòng)駕駛汽車(chē)上的全新固態(tài)技術(shù)激光雷達(dá)。在提供優(yōu)質(zhì)可靠的 3D 成像同時(shí),當(dāng)大規(guī)模投產(chǎn)后能夠讓產(chǎn)品單價(jià)降至 50 美元以下。這樣一來(lái)或許可以為無(wú)人駕駛的開(kāi)發(fā)提供更多的選擇。

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激光雷達(dá)自動(dòng)駕駛
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