車(chē)載雷達路在何方：是毫米波還是激光

　　要說(shuō)如今的汽車(chē)圈最火熱的話(huà)題是什么?自動(dòng)駕駛站出來(lái)稱(chēng)第二，還真不見(jiàn)得有誰(shuí)敢信誓旦旦自稱(chēng)第一。

　　無(wú)論傳統車(chē)企研究的駕駛輔助系統ADAS(Advanced Driver Assistant System)，還是由谷歌等互聯(lián)網(wǎng)巨頭期望分一杯羹的無(wú)人車(chē)領(lǐng)域，歸根結底的原理都是差不多的。

　　自動(dòng)駕駛就好比行人走路，我們先用眼睛觀(guān)察確定路線(xiàn)，然后大腦再給我們下指令。對汽車(chē)而言，各種雷達、攝像頭等傳感器就是汽車(chē)的眼睛，電子線(xiàn)路就是中樞神經(jīng)，芯片、算法等控制系統則是大腦，最終決定了汽車(chē)的前行方向與速度。而“眼睛”則起到了十分關(guān)鍵的作用：收集第一手數據以供分析判斷。

　　在這些“眼睛”中，攝像頭相對簡(jiǎn)單。它的優(yōu)點(diǎn)很突出：精度高，距離遠，直觀(guān)方便;可是缺點(diǎn)也同樣突出：受到天氣的影響太大。倘若霧霾一來(lái)，或是陰雨綿綿，估計就只能兩眼一抹黑了。

　　而車(chē)載雷達，則有著(zhù)突出的特點(diǎn)和優(yōu)勢。他們比超聲波探測器以及計算機視覺(jué)設備有著(zhù)更高的實(shí)時(shí)性、精度和可靠性。其中，主要研究集中在毫米波雷達和激光雷達上。

　　▎毫米波雷達——風(fēng)雨無(wú)阻的全天候服務(wù)

　　毫米波指波長(cháng)介于1~10mm的電磁波，毫米波雷達則指工作在毫米波波段的雷達。毫米波的波長(cháng)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(diǎn)。使用在汽車(chē)上時(shí)其抗環(huán)境干擾能力強，可以滿(mǎn)足車(chē)輛對全天氣候的適應性的要求。并且毫米波本身的特性，決定了毫米波雷達傳感器器件尺寸小、重量輕等特性，彌補了攝像頭等傳感器的缺點(diǎn)，使得其在車(chē)載應用方面有著(zhù)很大的優(yōu)勢。

　　目前國內外主流汽車(chē)毫米波雷達頻段為24GHz(用于短中距離雷達，15-30米)和77GHz(用于長(cháng)距離雷達，100-200米)。這類(lèi)應用在歐美日汽車(chē)已經(jīng)普及化，目前這些地區幾乎所有的汽車(chē)均開(kāi)始配備汽車(chē)毫米波雷達傳感器，其中包括汽車(chē)防撞雷達、汽車(chē)盲區檢測雷達等。

　　普通雷達里最牛的可謂是毫米波雷達了，可是即便如此，卻仍然存在著(zhù)精度低、可見(jiàn)范圍短的特點(diǎn)。而這兩個(gè)缺陷放在自動(dòng)駕駛中，卻差之毫厘謬以千里，極易引起事故。因此在這樣的背景下，升級版就應運而生——激光雷達。

　　▎激光雷達——精確無(wú)誤的安全保護

　　激光雷達也叫Lidar，就是激光(Laser)與雷達(Radar)的集合。其實(shí)大家對它也不見(jiàn)得陌生，在很多無(wú)人駕駛汽車(chē)在道路上進(jìn)行行駛實(shí)驗時(shí)，車(chē)頂上都會(huì )架一個(gè)看上去和攝像頭差不多，但是會(huì )一直在一定角度內旋轉的“小罐子”，那通常就是激光雷達了。

　　激光雷達一般分為脈沖式和連續波式兩種。脈沖式激光雷達利用時(shí)間間隔來(lái)計算相對車(chē)距;而連續波激光雷達則通過(guò)計算反射光與反射光之間的相位差得到目標距離。具體來(lái)說(shuō)，激光雷達的技術(shù)點(diǎn)是：飛行時(shí)間(TOF，Time of Flight)。當雷達發(fā)射激光以后，在遇到障礙物時(shí)會(huì )發(fā)生折返，返回的光束通過(guò)雷達內部接收器進(jìn)行分析，最終通過(guò)折返時(shí)間和測量信號在處理器進(jìn)行處理，從而生成精準的3D地圖，對周?chē)沫h(huán)境特征進(jìn)行再還原。

　　簡(jiǎn)單的舉例來(lái)說(shuō)，毫米波雷達可以發(fā)現路邊障礙，但只能“看到”模糊形體，而厘米級精度的激光雷達則可以在極短時(shí)間內清楚區分出障礙是路肩還是斜坡，若自動(dòng)駕駛汽車(chē)斷定是斜坡后，就可以做出安全開(kāi)上車(chē)道的決策。這種精度對上路行駛的全自動(dòng)駕駛汽車(chē)而言，可以更加接近100%安全。

　　那么也許很多人會(huì )問(wèn)，為什么我們不去大力發(fā)展全激光雷達呢?其實(shí)原因很簡(jiǎn)單，一個(gè)字，貴!比如谷歌所使用的是一款美國Velodyne公司出品的激光雷達，64線(xiàn)為8萬(wàn)美元、32 線(xiàn)為4萬(wàn)美元，要知道一輛Audi TT、BMW Z4的價(jià)格也才4萬(wàn)多美元，而這一個(gè)雷達甚至可以買(mǎi)下一臺GTR(當然是在美國了)，如果要量產(chǎn)使用，那成本究竟得多少呢?

　　因此激光雷達與毫米波雷達相比，二者有所長(cháng)，也有所短。針對汽車(chē)上所使用的各類(lèi)傳感器，下面的表格給出了更加直觀(guān)的比較：

　　▎車(chē)載雷達，未來(lái)路在何方?

　　不過(guò)千難萬(wàn)險，也抵擋不住勞動(dòng)人民勤勞的雙手和智慧的大腦。既然自動(dòng)駕駛是大勢所趨，而激光雷達作為“眼睛”這樣一個(gè)核心的部件，降低成本勢在必行。主要的一個(gè)解決技術(shù)是“固態(tài)化”。這個(gè)概念的解釋可以借用機械硬盤(pán)與固態(tài)硬盤(pán) SSD 的對比：機械硬盤(pán)內部機理是基于機械旋轉來(lái)讀寫(xiě)數據，體積大而笨重;而固態(tài)硬盤(pán)內部沒(méi)有機械旋轉部件，所以體積小穩定性高。所以“固態(tài)”激光雷達也可以理解為基于電子部件，無(wú)機械旋轉部件的激光雷達。

　　成立于 2012 年的激光雷達初創(chuàng )企業(yè) Quanergy 就是固態(tài)激光雷達的先驅者之一。該公司在16年初的CES消費電子展上發(fā)布了“世界第一款面向自動(dòng)駕駛汽車(chē)的固態(tài)激光雷達”，未來(lái)計劃將激光雷達產(chǎn)品的價(jià)格削減至250美元左右;來(lái)自以色列的Innoviz，計劃今年內在原型樣機上進(jìn)行增強，而2018年有望開(kāi)始生產(chǎn)專(zhuān)為自主駕駛車(chē)輛設計的100美元級的固態(tài)激光雷達，等等。

　　許多這樣的激光雷達創(chuàng )業(yè)公司如雨后春筍般頻頻冒出，而這樣的發(fā)展趨勢在很長(cháng)一段時(shí)間內都將存在，特別是市場(chǎng)對價(jià)格低廉、性能出色產(chǎn)品的需求不斷增長(cháng)，都將有利于加速激光雷達早日實(shí)現商業(yè)化量產(chǎn)的目標。未來(lái)的市場(chǎng)將會(huì )百花齊放，激光雷達與毫米波雷達之間以彼之長(cháng)補己之短，更好的為行車(chē)安全保駕護航。

　　那么擦亮了“汽車(chē)之眼”后，自動(dòng)駕駛離我們還有多遠呢?也許很快就會(huì )有答案了。