攝像頭、雷達、激光雷達——自動駕駛幾大傳感器系統(tǒng)大揭秘

　　雷達

　　測距測速必不可少的傳感器

　　雷達通過發(fā)射聲波或者電磁波對目標物體進行照射并接收其回波，由此獲得目標物體的距離、距離變化率(徑向速度)、大小、方位等信息。雷達最先應用于軍事中，后來逐漸民用化。

　　隨著汽車智能化的發(fā)展趨勢，雷達開始出現(xiàn)在汽車上，主要用于測距、測速等功能。汽車雷達可分為超聲波雷達、毫米波雷達、激光雷達等，不同雷達的原理不盡相同，性能特點也各有優(yōu)勢，可用于實現(xiàn)不同的功能。

　　雷達傳感器(僅進行原始數(shù)據(jù)收集)的基本架構

　　(1)超聲波雷達

　　超聲波雷達是利用傳感器內的超聲波發(fā)生器產(chǎn)生40KHz的超聲波，再由接收探頭接收經(jīng)障礙物反射回來的超聲波，根據(jù)超聲波反射接收的時間差計算與障礙物之間的距離。超聲波雷達成本較低，探測距離近精度高，且不受光線條件的影響，因此常用于泊車系統(tǒng)中。

　　自動泊車功能離不開超聲波雷達。寶馬最新的i系列和7系列已經(jīng)支持使用車鑰匙遙控汽車自動泊車，在操作過程中用戶只需要發(fā)出前進或后退兩個指示，汽車就會持續(xù)使用超聲波傳感器檢測車位和障礙物，自動操作方向盤和制動器，實現(xiàn)自動泊車。

　　(2)毫米波雷達：ADAS核心傳感器

　　毫米波是指波長在1mm到10mm之間的電磁波，換算成頻率后，毫米波的頻率位于30GHz到300GHz之間。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和光電制導的優(yōu)點。

　　毫米波雷達在導彈制導、目標監(jiān)視和截獲、炮火控制和跟蹤、高速通信、衛(wèi)星遙感等領域都有廣泛的應用。近些年，隨著毫米波雷達技術水平的提升和成本的下降，毫米波雷達開始應用于汽車領域。

　　毫米波雷達關鍵技術主要由國外電子公司掌控。毫米波雷達系統(tǒng)主要包括天線、收發(fā)模塊、信號處理模塊，而MMIC(MonolithicMicrowaveIntegratedCircuit)芯片和天線PCB板(PrintedCircuitBoard)是毫米波雷達的硬件核心。

　　目前毫米波雷達關鍵技術主要被Bosch、Continental、Denso、Autoliv等零部件巨頭壟斷，特別是77GHz產(chǎn)品技術只有Bosch、Continental、Denso、Delphi等少數(shù)幾家公司掌握。

　　激光雷達

　　功能強大成本大幅降低可期

　　激光雷達是軍轉民的高精度雷達技術。激光雷達的應用一開始主要為軍事領域，受到了各國軍事部門的極大關注。相比普通雷達，激光雷達可提供高分辨率的輻射強度幾何圖像、距離圖像、速度圖像。在民用領域中，激光雷達因其在測距測速、三維建模等領域的優(yōu)越性能也被廣泛應用。

　　激光雷達性能精良，是無人駕駛的最佳技術路線。激光雷達相對于其他自動駕駛傳感器具有非常優(yōu)越的性能：

　　1)分辨率高。激光雷達可以獲得極高的角度、距離和速度分辨率。通常激光雷達的角分辨率不低于0.1mard也就是說可以分辨3km距離上相距0.3m的兩個目標，并可同時跟蹤多個目標;距離分辨率可達0.1m;速度分辨率能達到10m/s以內。如此高的距離、速度分辨率意味著激光雷達可以利用多普勒成像技術獲得非常清晰的圖像。

　　2)精度高。激光直線傳播、方向性好、光束非常窄，彌散性非常低，因此激光雷達的精度很高。

　　3)抗有源干擾能力強。與微波、毫米波雷達易受自然界廣泛存在的電磁波影響的情況不同，自然界中能對激光雷達起干擾作用的信號源不多，因此激光雷達抗有源干擾的能力很強。

　　激光雷達可以分為一維激光雷達、二維激光雷達、三維激光掃描儀、三維激光雷達等。其中一維激光雷達主要用于測距測速等，二維激光雷達主要用于輪廓測量、物體識別、區(qū)域監(jiān)控等，三維激光雷達可以實現(xiàn)實時三維空間建模。

　　車載三維激光雷達一般安裝在車頂，可以高速旋轉，以獲得周圍空間的點云數(shù)據(jù)，從而實時繪制出車輛周邊的三維空間地圖;同時，激光雷達還可以測量出周邊其他車輛在三個方向上的距離、速度、加速度、角速度等信息，再結合GPS地圖計算出車輛的位置，這些龐大豐富的數(shù)據(jù)信息傳輸給ECU分析處理后，以供車輛快速做出判斷。