激光雷達vs雷達 誰(shuí)將主導市場(chǎng)？

　　現在，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)。據麥姆斯咨詢(xún)報道，近期，中國也已經(jīng)宣布為自動(dòng)駕駛開(kāi)放道路測試。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，因為自動(dòng)駕駛汽車(chē)不僅能降低道路事故風(fēng)險，還能顯著(zhù)降低油耗。

　　自動(dòng)駕駛汽車(chē)所需的傳感器技術(shù)及供應商。源自：《自動(dòng)駕駛汽車(chē)傳感器-2018版》

　　據麥姆斯咨詢(xún)報道，2032年全球范圍內自動(dòng)駕駛汽車(chē)的產(chǎn)量將高達2310萬(wàn)輛，未來(lái)15年該市場(chǎng)的復合年增長(cháng)率(CAGR)高達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)收將達到3000億美元，而其中26%將來(lái)自激光雷達(LiDAR)、雷達(RADAR)、攝像頭(Camera)、慣性測量單元(IMU)等傳感器硬件。

　　現在，幾乎每個(gè)月都會(huì )有新的ADAS(先進(jìn)駕駛輔助系統)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。除了機器學(xué)習、物聯(lián)網(wǎng)(IoT)和云互聯(lián)， LiDAR(激光雷達)和RADAR(雷達)這兩項技術(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運行原理

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

　　大陸集團最先進(jìn)的ADAS激光雷達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(zhuān)用集成電路(ASIC)，其紅外激光光源來(lái)自歐司朗(OSRAM)的InAlGaAs / GaAs量子阱結構激光光電二極管。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：《大陸集團最先進(jìn)的ADAS激光雷達：SRL1》

　　RADAR運行原理

　　RADAR系統的工作原理跟LiDAR很相似，唯一的區別在于RADAR采用的是無(wú)線(xiàn)電波而非激光。在RADAR系統中，其天線(xiàn)既可以作為雷達接收器也可以作為發(fā)射器。不過(guò)，和光波相比，在與被測物體接觸時(shí)，無(wú)線(xiàn)電波的吸收較少，因此，RADAR的有效工作距離相對更遠。RADAR技術(shù)最廣為人知的應用，應該是軍事用途了。飛機和戰艦都會(huì )裝備RADAR來(lái)測量高度，或探測附近其它的運輸設備和物體。

　　博世77GHz遠距離雷達傳感器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遠距離雷達傳感器：LRR4》

誰(shuí)將主導市場(chǎng)?

　　包括Google(谷歌)、Uber(優(yōu)步)和Toyota(豐田)在內的大部分自動(dòng)駕駛汽車(chē)制造商都高度依賴(lài)LiDAR系統來(lái)實(shí)現車(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)這項技術(shù)的主要原因之一。當然凡事皆有例外，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)現厘米級的細節識別。例如，Waymo的LiDAR系統不僅可以探測行人，還可以識別行人所面對的方向。因此，自動(dòng)駕駛汽車(chē)可以精確預測行人將向哪個(gè)方向行走。其高精度還可以“看”到更豐富的細節，例如騎行者揮手示意你先通過(guò)，當車(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精度。Waymo還通過(guò)努力將LiDAR傳感器的成本降低了約90%。數年前，一個(gè)LiDAR單元的售價(jià)高達75000美元，而現在已經(jīng)降到了7500美元，使這項技術(shù)變得更加經(jīng)濟從而實(shí)現普及。

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

　　不過(guò)，這項技術(shù)也有一些明顯的缺點(diǎn)。LiDAR系統可以輕松地探測位于30～200米范圍內的物體。但是，當面對附近物體地精確識別時(shí)，該系統可能會(huì )力不從心。它在所有光線(xiàn)條件下均能正常工作，但在雪、霧、雨和揚塵環(huán)境下，其性能會(huì )開(kāi)始打折扣。此外，其光學(xué)識別性能也不夠給力。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系統則相對便宜很多。成本，應該是Tesla選擇RADAR技術(shù)而不是LiDAR技術(shù)的原因之一。RADAR系統的一個(gè)優(yōu)勢是在霧、雨、雪和揚塵等所有天氣條件下，均能穩定運行。然而，相比LiDAR傳感器，它的角度精度略低，在彎道上會(huì )丟失目標車(chē)輛。如果多個(gè)探測對象彼此靠得很近，它可能會(huì )出現識別困難。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)出錯誤的接近信號。不過(guò)，與LiDAR系統不同的是，RADAR可以利用多普勒頻移精確地確定相對行駛速度和移動(dòng)物體的速度。

　　雖然Tesla因為使用RADAR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)載計算系統。換句話(huà)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”得更清晰準確，但是RADAR系統尺寸更小，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)，下結論誰(shuí)將勝出還為時(shí)太早。最終誰(shuí)將主導自動(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。