攝像頭、雷達、激光雷達——自動(dòng)駕駛幾大傳感器系統大揭秘

　　雷達

　　測距測速必不可少的傳感器

　　雷達通過(guò)發(fā)射聲波或者電磁波對目標物體進(jìn)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(lái)逐漸民用化。

　　隨著(zhù)汽車(chē)智能化的發(fā)展趨勢，雷達開(kāi)始出現在汽車(chē)上，主要用于測距、測速等功能。汽車(chē)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(diǎn)也各有優(yōu)勢，可用于實(shí)現不同的功能。

　　雷達傳感器(僅進(jìn)行原始數據收集)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(lái)的超聲波，根據超聲波反射接收的時(shí)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(xiàn)條件的影響，因此常用于泊車(chē)系統中。

　　自動(dòng)泊車(chē)功能離不開(kāi)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(chē)鑰匙遙控汽車(chē)自動(dòng)泊車(chē)，在操作過(guò)程中用戶(hù)只需要發(fā)出前進(jìn)或后退兩個(gè)指示，汽車(chē)就會(huì )持續使用超聲波傳感器檢測車(chē)位和障礙物，自動(dòng)操作方向盤(pán)和制動(dòng)器，實(shí)現自動(dòng)泊車(chē)。

　　(2)毫米波雷達：ADAS核心傳感器

　　毫米波是指波長(cháng)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(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)。

　　毫米波雷達在導彈制導、目標監視和截獲、炮火控制和跟蹤、高速通信、衛星遙感等領(lǐng)域都有廣泛的應用。近些年，隨著(zhù)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(kāi)始應用于汽車(chē)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。毫米波雷達系統主要包括天線(xiàn)、收發(fā)模塊、信號處理模塊，而MMIC(MonolithicMicrowaveIntegratedCircuit)芯片和天線(xiàn)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(shù)。激光雷達的應用一開(kāi)始主要為軍事領(lǐng)域，受到了各國軍事部門(mén)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)越性能也被廣泛應用。

　　激光雷達性能精良，是無(wú)人駕駛的最佳技術(shù)路線(xiàn)。激光雷達相對于其他自動(dòng)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(shuō)可以分辨3km距離上相距0.3m的兩個(gè)目標，并可同時(shí)跟蹤多個(gè)目標;距離分辨率可達0.1m;速度分辨率能達到10m/s以?xún)?。如此高的距離、速度分辨率意味著(zhù)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(xiàn)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、區域監控等，三維激光雷達可以實(shí)現實(shí)時(shí)三維空間建模。

　　車(chē)載三維激光雷達一般安裝在車(chē)頂，可以高速旋轉，以獲得周?chē)臻g的點(diǎn)云數據，從而實(shí)時(shí)繪制出車(chē)輛周邊的三維空間地圖;同時(shí)，激光雷達還可以測量出周邊其他車(chē)輛在三個(gè)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(chē)輛的位置，這些龐大豐富的數據信息傳輸給ECU分析處理后，以供車(chē)輛快速做出判斷。