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(yīng)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(gòu)

　　(1)超聲波雷達

　　超聲波雷達是利用傳感器內(nèi)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(lǐng)域都有廣泛的應(yīng)用。近些年，隨著毫米波雷達技術(shù)水平的提升和成本的下降，毫米波雷達開始應(yīng)用于汽車領(lǐng)域。

　　毫米波雷達關(guān)鍵技術(shù)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(guān)鍵技術(shù)主要被Bosch、Continental、Denso、Autoliv等零部件巨頭壟斷，特別是77GHz產(chǎn)品技術(shù)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(zhuǎn)民的高精度雷達技術(shù)。激光雷達的應(yīng)用一開始主要為軍事領(lǐng)域，受到了各國軍事部門的極大關(guān)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(lǐng)域中，激光雷達因其在測距測速、三維建模等領(lǐng)域的優(yōu)越性能也被廣泛應(yīng)用。

　　激光雷達性能精良，是無人駕駛的最佳技術(shù)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(nèi)。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(shù)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(zhuǎn)，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(jié)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。