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汽車制造

誰才是自動(dòng)駕駛的未來 深度解析毫米波和激光雷達(dá)

Nick 來源:牛車網(wǎng)2018-07-18 我要評論(0 )   

對于自動(dòng)駕駛,簡單來說就是對大量交通數(shù)據(jù)進(jìn)行運(yùn)算,最終得到最優(yōu)的行車路線和速度。但是最關(guān)鍵的技術(shù)難點(diǎn)卻在于獲取數(shù)據(jù)。所以雷達(dá)變成了自動(dòng)駕駛不可或缺的硬件。自...

對于自動(dòng)駕駛,簡單來說就是對大量交通數(shù)據(jù)進(jìn)行運(yùn)算,最終得到最優(yōu)的行車路線和速度。但是最關(guān)鍵的技術(shù)難點(diǎn)卻在于獲取數(shù)據(jù)。所以雷達(dá)變成了自動(dòng)駕駛不可或缺的硬件。自動(dòng)駕駛汽車通過雷達(dá)將復(fù)雜的交通數(shù)據(jù)全部捕獲。而自動(dòng)駕駛汽車上常見的雷達(dá)有兩種,分別是毫米波雷達(dá)和激光雷達(dá)。今天小編就跟大家聊一聊兩種雷達(dá)的區(qū)別。

雷達(dá)的基本概念

雷達(dá)是一個(gè)熟悉又陌生的詞,是英文Radar的音譯,源于radio detection and ranging的縮寫,意思為"無線電探測和測距",即用無線電的方法發(fā)現(xiàn)目標(biāo)并測定它們的空間位置。因此,雷達(dá)也被稱為“無線電定位”。雷達(dá)是利用電磁波探測目標(biāo)的電子設(shè)備。雷達(dá)發(fā)射電磁波對目標(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(徑向速度)、方位、高度等信息。

什么是毫米波雷達(dá)

首先我們要明白啥是毫米波,毫米波實(shí)質(zhì)上就是電磁波。毫米波的頻段比較特殊,其頻率高于無線電,低于可見光和紅外線,頻率大致范圍是10GHz—200GHz。這是一個(gè)非常適合車載領(lǐng)域的頻段。目前,比較常見的車載領(lǐng)域的毫米波雷達(dá)頻段有三類。

1、24GHz,這個(gè)頻段目前大量應(yīng)用于汽車的盲點(diǎn)監(jiān)測、變道輔助。雷達(dá)安裝在車輛的后保險(xiǎn)杠內(nèi),用于監(jiān)測車輛后方兩側(cè)的車道是否有車、可否進(jìn)行變道。這個(gè)頻段也有其缺點(diǎn),首先是頻率比較低,另外就是帶寬比較窄,只有250MHz。

2、77GHz,這個(gè)頻段的頻率比較高,國際上允許的帶寬高達(dá)800MHz。據(jù)介紹,這個(gè)頻段的雷達(dá)性能要好于24GHz的雷達(dá),所以主要用來裝配在車輛的前保險(xiǎn)杠上,探測與前車的距離以及前車的速度,實(shí)現(xiàn)的主要是緊急制動(dòng)、自動(dòng)跟車等主動(dòng)安全領(lǐng)域的功能。

3、79GHz,這個(gè)頻段最大的特點(diǎn)就是其帶寬非常寬,要比77GHz的高出3倍以上,這也使其具備非常高的分辨率,可以達(dá)到125px。

原理:振蕩器會(huì)產(chǎn)生一個(gè)頻率隨時(shí)間逐漸增加的信號,這個(gè)信號遇到障礙物之后,會(huì)反彈回來,其時(shí)延是2倍距離/光速。返回來的波形和發(fā)出的波形之間有個(gè)頻率差,這個(gè)頻率差和時(shí)延是呈線性關(guān)系的:物體越遠(yuǎn),返回的波收到的時(shí)間就越晚,那么它跟入射波的頻率差值就越大。將這兩個(gè)頻率做一個(gè)減法,就可以得到二者頻率的差頻,通過判斷差拍頻率的高低就可以判斷障礙物的距離。

毫米波雷達(dá)特點(diǎn)

精準(zhǔn)度高,抗干擾能力強(qiáng) 探測距離遠(yuǎn) ,呈廣角探測 ,探測范圍廣,作用時(shí)速可達(dá)到120碼以上,全天候工作,雨雪霧霾沙塵暴等惡劣天氣,均能開啟正常使用。穿透能力強(qiáng),安裝也可以完全隱蔽,不影響車輛整體外觀。因此毫米波雷達(dá)技術(shù)更適用于汽車防撞領(lǐng)域。

什么是激光雷達(dá)

激光雷達(dá),是以發(fā)射激光束探測目標(biāo)的位置、速度等特征量的雷達(dá)系統(tǒng)。其工作原理是向目標(biāo)發(fā)射探測激光信號,然后將接收到的從目標(biāo)反射回來的信號與發(fā)射信號進(jìn)行比較,作適當(dāng)處理后,就可獲得目標(biāo)的有關(guān)信息,如目標(biāo)距離、方位、高度、速度、姿態(tài)、甚至形狀等參數(shù),從而對飛機(jī)、導(dǎo)彈等目標(biāo)進(jìn)行探測、跟蹤和識(shí)別。它由激光發(fā)射機(jī)、光學(xué)接收機(jī)、轉(zhuǎn)臺(tái)和信息處理系統(tǒng)等組成,激光器將電脈沖變成光脈沖發(fā)射出去,光接收機(jī)再把從目標(biāo)反射回來的光脈沖還原成電脈沖,送到顯示器。

激光雷達(dá)的工作原理與雷達(dá)非常相近,以激光作為信號源,由激光器發(fā)射出的脈沖激光,打到地面的樹木、道路、橋梁和建筑物上,引起散射,一部分光波會(huì)反射到激光雷達(dá)的接收器上,根據(jù)激光測距原理計(jì)算,就得到從激光雷達(dá)到目標(biāo)點(diǎn)的距離,脈沖激光不斷地掃描目標(biāo)物,就可以得到目標(biāo)物上全部目標(biāo)點(diǎn)的數(shù)據(jù),用此數(shù)據(jù)進(jìn)行成像處理后,就可得到精確的三維立體圖像。

激光雷達(dá)最基本的工作原理與無線電雷達(dá)沒有區(qū)別,即由雷達(dá)發(fā)射系統(tǒng)發(fā)送一個(gè)信號,經(jīng)目標(biāo)反射后被接收系統(tǒng)收集,通過測量反射光的運(yùn)行時(shí)間而確定目標(biāo)的距離。至于目標(biāo)的徑向速度,可以由反射光的多普勒頻移來確定,也可以測量兩個(gè)或多個(gè)距離,并計(jì)算其變化率而求得速度,這是、也是直接探測型雷達(dá)的基本工作原理。

激光雷達(dá)特點(diǎn)

精度高,穩(wěn)定性強(qiáng)。但是激光雷達(dá)通過發(fā)射光束進(jìn)行探測因此探測范圍窄,光束受遮擋后就無法正常使用,因此在雨雪霧霾天,沙塵暴等惡劣天氣不能開啟,受環(huán)境影響大。并且沒有穿透能力,探頭必須完全外露才能達(dá)到探測效果,對于安裝車輛來說影響車輛外形美觀。因此,激光雷達(dá)防撞器在使用過程中局限性較大。

毫米波雷達(dá)和激光雷達(dá)的區(qū)別

毫米波雷達(dá)從上世紀(jì)起就已在高檔汽車中使用,技術(shù)相對成熟。毫米波的波長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。毫米波雷達(dá)的缺點(diǎn)也十分直觀,探測距離受到頻段損耗的直接制約,想要探測的遠(yuǎn),就必須使用高頻段雷達(dá)。而且也無法感知行人,并且對周邊所有障礙物無法進(jìn)行精準(zhǔn)的建模。

而激光雷達(dá)主要是通過發(fā)射激光束來探測周遭環(huán)境,車載激光雷達(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。技術(shù)上來講,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)駕駛汽車使用的激光雷達(dá),多以機(jī)械式激光雷達(dá)為主。激光雷達(dá)的優(yōu)勢在于其探測范圍更廣,探測精度更高。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)量過大;十分昂貴。

寫在最后

經(jīng)過詳細(xì)的解讀,大家不難發(fā)現(xiàn)兩種雷達(dá)對于自動(dòng)駕駛都起著重大的作用,雖然自身都有著不同的優(yōu)缺點(diǎn),單獨(dú)工作也很難完成自動(dòng)駕駛?cè)蝿?wù)。但是兩者結(jié)合卻很好的彌補(bǔ)了對方的缺點(diǎn)。相信在不久的將來兩種雷達(dá)會(huì)同時(shí)出現(xiàn)在自動(dòng)駕駛汽車上。

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激光雷達(dá)自動(dòng)駕駛
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