激光雷達(dá)（LiDAR）成像（左） vs． 高分辨率雷達(dá)（RADAR）成像（右）

現(xiàn)在，自動(dòng)駕駛技術(shù)已經(jīng)迅速成為汽車(chē)產(chǎn)業(yè)發(fā)展的主要驅(qū)動(dòng)力。全球各地的汽車(chē)制造商都在積極聯(lián)合Google（谷歌）等科技巨頭或知名自動(dòng)駕駛初創(chuàng)公司開(kāi)發(fā)下一代自動(dòng)駕駛汽車(chē)。據(jù)麥姆斯咨詢報(bào)道，近期，中國(guó)也已經(jīng)宣布為自動(dòng)駕駛開(kāi)放道路測(cè)試。Uber和Lyft等流行共享汽車(chē)服務(wù)商也已經(jīng)成為自動(dòng)駕駛汽車(chē)的忠實(shí)擁躉，因?yàn)樽詣?dòng)駕駛汽車(chē)不僅能降低道路事故風(fēng)險(xiǎn)，還能顯著降低油耗。

自動(dòng)駕駛汽車(chē)所需的傳感器技術(shù)及供應(yīng)商

源自：《自動(dòng)駕駛汽車(chē)傳感器－2018版》

據(jù)麥姆斯咨詢報(bào)道，2032年全球范圍內(nèi)自動(dòng)駕駛汽車(chē)的產(chǎn)量將高達(dá)2310萬(wàn)輛，未來(lái)15年該市場(chǎng)的復(fù)合年增長(zhǎng)率（CAGR）高達(dá)58％。屆時(shí)，與自動(dòng)駕駛汽車(chē)生產(chǎn)相關(guān)的市場(chǎng)營(yíng)收將達(dá)到3000億美元，而其中26％將來(lái)自激光雷達(dá)（LiDAR）、雷達(dá)（RADAR）、攝像頭（Camera）、慣性測(cè)量單元（IMU）等傳感器硬件。

現(xiàn)在，幾乎每個(gè)月都會(huì)有新的ADAS（先進(jìn)駕駛輔助系統(tǒng)）或其它最先進(jìn)的自動(dòng)駕駛創(chuàng)新技術(shù)在汽車(chē)市場(chǎng)涌現(xiàn)。除了機(jī)器學(xué)習(xí)、物聯(lián)網(wǎng)（IoT）和云互聯(lián)， LiDAR（激光雷達(dá)）和RADAR（雷達(dá)）這兩項(xiàng)技術(shù)已經(jīng)成為自動(dòng)駕駛開(kāi)發(fā)過(guò)程中關(guān)注度最高的熱門(mén)。不過(guò)，對(duì)于自動(dòng)駕駛，LiDAR和RADAR誰(shuí)更具價(jià)值目前還不夠明朗。

LiDAR運(yùn)行原理

LiDAR傳感器快速發(fā)射激光脈沖（通常最高可達(dá)每秒150000次脈沖），激光信號(hào)到達(dá)障礙物后反射回LiDAR傳感器。傳感器通過(guò)測(cè)量激光信號(hào)從發(fā)射到返回的時(shí)間，精確計(jì)算確定傳感器到障礙物之間的距離，它還能探測(cè)目標(biāo)物體的準(zhǔn)確尺寸。LiDAR通常用于高分辨率地圖的繪制。

大陸集團(tuán)最先進(jìn)的ADAS激光雷達(dá)SRL1，基于飛行時(shí)間（ToF）技術(shù)原理，采用飛思卡爾處理芯片組和專用集成電路（ASIC），其紅外激光光源來(lái)自歐司朗（OSRAM）的InAlGaAs ／ GaAs量子阱結(jié)構(gòu)激光光電二極管。SRL1可提供緊急制動(dòng)輔助等功能，目前已經(jīng)在多款微型車(chē)上使用

源自：《大陸集團(tuán)最先進(jìn)的ADAS激光雷達(dá)：SRL1》
 

RADAR運(yùn)行原理

RADAR系統(tǒng)的工作原理跟LiDAR很相似，唯一的區(qū)別在于RADAR采用的是無(wú)線電波而非激光。在RADAR系統(tǒng)中，其天線既可以作為雷達(dá)接收器也可以作為發(fā)射器。不過(guò)，和光波相比，在與被測(cè)物體接觸時(shí)，無(wú)線電波的吸收較少，因此，RADAR的有效工作距離相對(duì)更遠(yuǎn)。RADAR技術(shù)最廣為人知的應(yīng)用，應(yīng)該是軍事用途了。飛機(jī)和戰(zhàn)艦都會(huì)裝備RADAR來(lái)測(cè)量高度，或探測(cè)附近其它的運(yùn)輸設(shè)備和物體。

博世77GHz遠(yuǎn)距離雷達(dá)傳感器LRR4，使用77 GHz頻段且沒(méi)有可移動(dòng)部件，集成了恩智浦（NXP）和意法半導(dǎo)體（STMicroelectronics）微控制器，以及博世電源管理IC。采用英飛凌77 GHz鍺硅（SiGe）單片微波集成電路（MMIC）作為高頻發(fā)射器和接收器

源自：《博世77GHz遠(yuǎn)距離雷達(dá)傳感器：LRR4》

 

誰(shuí)將主導(dǎo)市場(chǎng)？

包括Google（谷歌）、Uber（優(yōu)步）和Toyota（豐田）在內(nèi)的大部分自動(dòng)駕駛汽車(chē)制造商都高度依賴LiDAR系統(tǒng)來(lái)實(shí)現(xiàn)車(chē)輛的自動(dòng)巡航。LiDAR傳感器常用于周?chē)h(huán)境的實(shí)時(shí)3D地圖創(chuàng)建，例如行人、減速帶、車(chē)道分隔欄和其它車(chē)輛。其3D成像能力，是大部分汽車(chē)制造商熱衷于開(kāi)發(fā)這項(xiàng)技術(shù)的主要原因之一。當(dāng)然凡事皆有例外，Tesla（特斯拉）是唯一沒(méi)有采用LiDAR傳感器的知名自動(dòng)駕駛汽車(chē)制造商。Tesla的自動(dòng)駕駛汽車(chē)采用RADAR技術(shù)作為主要傳感器。

高端LiDAR傳感器可以在100米以外實(shí)現(xiàn)厘米級(jí)的細(xì)節(jié)識(shí)別。例如，Waymo的LiDAR系統(tǒng)不僅可以探測(cè)行人，還可以識(shí)別行人所面對(duì)的方向。因此，自動(dòng)駕駛汽車(chē)可以精確預(yù)測(cè)行人將向哪個(gè)方向行走。其高精度還可以“看”到更豐富的細(xì)節(jié)，例如騎行者揮手示意你先通過(guò)，當(dāng)車(chē)輛全速行駛時(shí)能夠在兩個(gè)足球場(chǎng)以外的距離提供驚人的探測(cè)精度。Waymo還通過(guò)努力將LiDAR傳感器的成本降低了約90％。數(shù)年前，一個(gè)LiDAR單元的售價(jià)高達(dá)75000美元，而現(xiàn)在已經(jīng)降到了7500美元，使這項(xiàng)技術(shù)變得更加經(jīng)濟(jì)從而實(shí)現(xiàn)普及。

Waymo的LiDAR系統(tǒng)成像的測(cè)試車(chē)輛前方正在推車(chē)的4個(gè)人

不過(guò)，這項(xiàng)技術(shù)也有一些明顯的缺點(diǎn)。LiDAR系統(tǒng)可以輕松地探測(cè)位于30～200米范圍內(nèi)的物體。但是，當(dāng)面對(duì)附近物體地精確識(shí)別時(shí)，該系統(tǒng)可能會(huì)力不從心。它在所有光線條件下均能正常工作，但在雪、霧、雨和揚(yáng)塵環(huán)境下，其性能會(huì)開(kāi)始打折扣。此外，其光學(xué)識(shí)別性能也不夠給力。這就是為什么像Google這樣的自動(dòng)駕駛汽車(chē)制造商，會(huì)將LiDAR與其它輔助傳感器（例如攝像頭和超聲波傳感器）一起搭配使用。

另一方面，RADAR系統(tǒng)則相對(duì)便宜很多。成本，應(yīng)該是Tesla選擇RADAR技術(shù)而不是LiDAR技術(shù)的原因之一。RADAR系統(tǒng)的一個(gè)優(yōu)勢(shì)是在霧、雨、雪和揚(yáng)塵等所有天氣條件下，均能穩(wěn)定運(yùn)行。然而，相比LiDAR傳感器，它的角度精度略低，在彎道上會(huì)丟失目標(biāo)車(chē)輛。如果多個(gè)探測(cè)對(duì)象彼此靠得很近，它可能會(huì)出現(xiàn)識(shí)別困難。例如，RADAR可能會(huì)將附近的兩輛小型汽車(chē)視為一輛大型車(chē)輛，從而發(fā)出錯(cuò)誤的接近信號(hào)。不過(guò)，與LiDAR系統(tǒng)不同的是，RADAR可以利用多普勒頻移精確地確定相對(duì)行駛速度和移動(dòng)物體的速度。

雖然Tesla因?yàn)槭褂肦ADAR作為主要傳感器而飽受非議，但它已成功地提高了其主傳感器的處理能力，使其能夠看透大雨、濃霧、灰塵甚至前方的汽車(chē)。而且，除了主雷達(dá)傳感器之外，新款Tesla車(chē)型還將擁有8個(gè)攝像頭、12個(gè)超聲波傳感器和新的車(chē)載計(jì)算系統(tǒng)。換句話說(shuō)，這兩種技術(shù)在與攝像頭和超聲波傳感器融合使用時(shí)效果最佳。

結(jié)束語(yǔ)

LiDAR和RADAR這兩種傳感器技術(shù)的基本功能都是通過(guò)在行駛中與障礙物保持一定的安全距離，以確保自動(dòng)駕駛汽車(chē)中的乘員安全。無(wú)論選擇LiDAR還是RADAR，這兩種技術(shù)都能很好的勝任這項(xiàng)任務(wù)。不過(guò)，這兩種技術(shù)各自都還有比較明顯的優(yōu)缺點(diǎn)。盡管采用LiDAR傳感器的汽車(chē)能夠“看”得更清晰準(zhǔn)確，但是RADAR系統(tǒng)尺寸更小，還更便宜。因而，在這兩種技術(shù)都還處于快速發(fā)展迭代的階段時(shí)，下結(jié)論誰(shuí)將勝出還為時(shí)太早。最終誰(shuí)將主導(dǎo)自動(dòng)駕駛汽車(chē)產(chǎn)業(yè)，可能還需要時(shí)間來(lái)給我們答案。