雷達vs激光雷達：技術(shù)對決 棋逢對手

　　據麥姆斯咨詢(xún)報道，現如今雷達(RADAR)和激光雷達(LiDAR)技術(shù)在自動(dòng)駕駛汽車(chē)領(lǐng)域獲得了巨大的市場(chǎng)需求，隨著(zhù)其技術(shù)的進(jìn)步，周界監視領(lǐng)域所受到的影響也非常明顯，在該領(lǐng)域中，這兩種技術(shù)作為周界探測的可行性替代方案或增強方案得到了迅猛發(fā)展。

　　為了進(jìn)一步地了解這兩種技術(shù)及其應用，SecurityDealer & Integrator(SD&I)雜志社專(zhuān)門(mén)采訪(fǎng)了安全領(lǐng)域技術(shù)大師Steve Surfaro和Magos Systems 美國區總經(jīng)理Yaron Zussman，闡述了該兩種技術(shù)在“技術(shù)對決”中各自的優(yōu)勢。哪一款更適合您客戶(hù)的需求，由您來(lái)決定!

　　技術(shù)定義

　　RADAR源于Radio Detection and Ranging的縮寫(xiě)，意思為“無(wú)線(xiàn)電探測和測距”，也就是利用射頻波來(lái)探測目標。雷達的核心是物體探測傳感器，利用無(wú)線(xiàn)電波來(lái)確定物體的距離、高度、方向和速度等?！斑@意味著(zhù)雷達可以探測到大到降落機場(chǎng)航站樓的飛機，小到靠近發(fā)電站警戒線(xiàn)的人的任何情況?！盳ussman說(shuō)，“地面雷達解決方案可為任何受保護的場(chǎng)所提供一周7天，一天24小時(shí)，360度的全面覆蓋，從而在各種天氣和照明條件下實(shí)現經(jīng)濟高效而又大面積的周界保護?！?/p>

　　LiDAR(Light Detection and Ranging)使用脈沖激光以與雷達類(lèi)似的方式測量距離?！凹す饫走_發(fā)射激光束，通過(guò)測量光線(xiàn)打到物體或表面再反射回來(lái)所需要的時(shí)間，來(lái)計算激光雷達到目標點(diǎn)的距離并形成數據點(diǎn)，”Surfaro說(shuō)道，“獲得的數百萬(wàn)個(gè)數據點(diǎn)，稱(chēng)為‘點(diǎn)云’，通過(guò)處理，幾秒鐘內就可呈現出精確的三維立體可視圖像，而這些運行過(guò)程完全沒(méi)有用到視頻監控攝像頭。與雷達或聲波不同，激光雷達發(fā)射的激光在傳輸回其掃描儀時(shí)不會(huì )消散?！?/p>

　　一般而言，激光雷達的成本高于普通地面雷達系統。這兩種技術(shù)都可以輕松地安裝到現有結構上，無(wú)需挖掘溝槽或鋪設多余的布線(xiàn)。同時(shí)，雷達也可以是低功耗設備，甚至有些還可以用太陽(yáng)能供電。

　遠程探測

　　正如Zussman闡述的那樣，單個(gè)地面雷達可以達到100度的方位角和30度的仰角。這種擴展的方位角和仰角能力可以使單個(gè)雷達在無(wú)其它額外設備的情況下，覆蓋整個(gè)具有地形變化的區域?！霸谛枰?2臺固定監視攝像頭來(lái)保護工業(yè)設施的地方，同樣的覆蓋范圍，現在可以通過(guò)使用單個(gè)雷達單元來(lái)實(shí)現?！盳ussman說(shuō)，“天氣和環(huán)境條件，如雨、雪或霧，這些通常困擾視頻監控系統的狀況，并不會(huì )影響雷達運行?！?/p>

　　雷達技術(shù)的另一明顯特征是其遠程探測能力，即可以進(jìn)行早期探測和警報。當將雷達部署在設施周邊時(shí)，則可以自動(dòng)探測到靠近的嫌疑人，隨后遠在他們到達警戒線(xiàn)之前，安保人員就會(huì )收到警報?！吧逃美走_已經(jīng)開(kāi)始滲透到安防市場(chǎng)，提供了超過(guò)半英里的強大目標探測能力?！盳ussman說(shuō)。

　　由于雷達的無(wú)線(xiàn)電波在接觸物體時(shí)比激光雷達的光波吸收更少，這意味著(zhù)他們可以在更遠的距離運行，因此常用于飛機和戰艦中以探測隱藏在霧、雨、雪和揚塵等惡劣天氣狀況下的潛在威脅。事實(shí)上，Zusmman說(shuō)，激光雷達和雷達之間最大的區別，在惡劣天氣條件下進(jìn)行野外部署時(shí)表現得最明顯。

　　“激光雷達很容易受到霧、雨、甚至揚塵的影響?！盳ussman說(shuō)，“激光雷達光波的波長(cháng)很短，確切地說(shuō)，不到百萬(wàn)分之一米，這意味著(zhù)他們很容易被空氣中的水滴吸收。而另一方面，無(wú)線(xiàn)電波的波長(cháng)高達約5厘米，這意味著(zhù)他們可以輕松穿過(guò)霧、雨、雪，甚至沙塵中的水滴?！?/p>

　　Surfaro說(shuō)，在可能出現水滴問(wèn)題的情況下，激光雷達應該與其它輔助傳感器一起使用，如攝像頭和超聲波傳感器等。

　　集成 vs. 獨立

　　為了創(chuàng )建有效的周界入侵探測解決方案，雷達通常與視頻監控系統相結合?！袄走_的主要優(yōu)勢在于他可以與其他安全和傳感技術(shù)無(wú)縫對接，創(chuàng )建縮短響應時(shí)間的全周界解決方案?！盳ussman說(shuō)，“通過(guò)將雷達與視頻監控系統相結合，雷達可以自動(dòng)將PTZ(Pan/Tilt/Zoom)攝像頭定位到入侵者的位置，提供該入侵者的直觀(guān)可視化驗證，并允許安保人員在其移動(dòng)時(shí)進(jìn)行跟蹤監視。隨后，VMS視頻管理平臺可以將入侵者的行動(dòng)軌跡呈現在區域平面圖上，從而提供更高的態(tài)勢感知能力。將這兩者結合在一起，安保人員可以實(shí)時(shí)監視和跟蹤入侵者，并能夠及時(shí)進(jìn)行干預?！?/p>

　　Surfaro同意并補充說(shuō)道，使用雷達來(lái)引導PTZ攝像機系統可以減少監控站點(diǎn)所需的相機數量，從而顯著(zhù)降低安防成本。他說(shuō)：“這種方法也覆蓋了大面積區域，在多數情況下消除了視頻分析軟件的許可成本?！?/p>

　　另一方面，激光雷達傳感器系統則不需要監控攝像頭來(lái)識別物體以及他們面對的方向和他們的軌跡?！耙驗槔走_只會(huì )呈現一個(gè)點(diǎn)或極少不易識別的‘斑點(diǎn)’及其移動(dòng)方向，所以需要視頻監控攝像頭確認物體的類(lèi)型?！盨urfaro說(shuō)。

　　精度和定義

　　據Surfaro稱(chēng)，雷達的角度精度不如激光雷達，因為如果多個(gè)探測對象彼此靠得很近，雷達在彎道上會(huì )丟失目標，從而有可能出現識別困難?！袄?，雷達可能會(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?！彼f(shuō)。

　　“大多數激光雷達圖像都具有有意義的顏色梯度，來(lái)表明物體的高度以及三維的最高細節，這對識別目標非常有用?！盨urfaro補充道，“相比之下，典型的雷達圖像只是將單色渲染物體呈現為相似色調的‘斑點(diǎn)’?！?/p>

　　在安防領(lǐng)域中，系統集成商和客戶(hù)通常需要負責探測或降低人們破壞周界環(huán)境并造成傷害的威脅。激光雷達不僅可以探測到在開(kāi)闊地區或十字路口行走的人，還可以辨別他們正面對的方向?！凹す饫走_的數據呈現非常詳細和準確，安全操作員能夠準確地預測人員行走或車(chē)輛行駛的方向，或者無(wú)人機盤(pán)旋在周邊的距離?！盨urfaro說(shuō)，“這種高水平的(細節)讓用戶(hù)甚至可以看到像竊取高價(jià)值精銅庫存或持有大型自動(dòng)武器的人一樣的細節?！?/p>

　　Surfaro補充道，在晴朗的夜晚，固定或移動(dòng)的激光雷達設備，即使在相距兩個(gè)足球場(chǎng)的距離，也可以非常精確地看到這些細節。

　　利用這種精度，激光雷達已被用于拉斯維加斯(Las Vegas)最近的智慧城市測試計劃中，用來(lái)幫助保護行人、司機和道路工作者的安全。當交通信號發(fā)生變化時(shí)，行人進(jìn)入人行橫道，或者車(chē)輛卡在十字路口中會(huì )導致所有方向的交通自動(dòng)停止?！癢aymo的激光雷達系統不僅可以探測行人，還可以辨別他們面對的方向?！盨urfaro說(shuō)，“因此，激光雷達使周界保護系統能夠準確地預測小偷可能會(huì )在何處突破受保護的空間，或行人會(huì )往哪里行走等?！?/p>

　實(shí)現人工智能

　　雷達和激光雷達都有助于進(jìn)一步利用人工智能和對周界探測系統的深度學(xué)習。

　　激光雷達的細節和精度使得總部位于加拿大的Geo-Plus公司，得以構建人工智能并將其結合到其功能中。事實(shí)上，該公司的VisionLidar點(diǎn)云軟件包括了物體識別工具，可以自動(dòng)探測和識別物體的幾何形狀。

　　“許多解決方案供應商已經(jīng)成功地使用人工智能來(lái)‘學(xué)習’幾乎任何物體，這使得激光雷達設備在許多情況下比當前使用網(wǎng)絡(luò )攝像頭的視頻分析更快、更準確、成本更低?！盨urfaro說(shuō)。

　　Surfaro補充道，激光雷達的另一重要特征是，物體可以在保持公共空間隱私的同時(shí)進(jìn)行目標的可視化和識別，這是需要遵守新GDPR(通用數據保護規范)的客戶(hù)所要考慮的關(guān)鍵因素?！翱紤]到視頻剪輯中‘編輯’或模糊面部特征和車(chē)輛牌照的成本很高，通常需要8小時(shí)來(lái)處理一分鐘的監控視頻，因而激光雷達的處理成本更低?！?/p>

　　雷達還配備了先進(jìn)的人工智能和深度學(xué)習軟件，可實(shí)現精確的物體分類(lèi)和降低虛假警報?！爱斀竦南冗M(jìn)雷達系統是通過(guò)板載信號處理和分析技術(shù)構建的，他們能夠使用視頻監控系統來(lái)確定移動(dòng)物體是威脅還僅僅只是動(dòng)物?！盳ussman解釋說(shuō)，“這種識別能力大大降低了虛假警報的風(fēng)險?！?/p>

　　3D映射

　　您將如何處理激光雷達捕獲的上百億個(gè)三維地理定位數據點(diǎn)?構建數字高程模型(DEM)或數字表面模型(DSM)!這些3D模型非常受歡迎，它們是激光雷達的獨特之處，現在有一些公共成像庫可供需要對設施周邊區域進(jìn)行3D繪圖的用戶(hù)使用。

　　“許多龐大校園的設施管理人員以及區域機場(chǎng)管理人員經(jīng)常發(fā)現，他們需要折中安全設計，以利于開(kāi)發(fā)‘最低需求’的安防規劃?！盨urfaro說(shuō)，“從建筑工地到繪制洪水災區地圖，激光雷達傳感器可以安裝在警車(chē)上，隨車(chē)而來(lái)，提供3D圖像?！?/p>

　　激光雷達設備通過(guò)安裝在飛機、無(wú)人機、車(chē)輛、船只甚至背包上的系統來(lái)生成測量級數據。設施周邊的建筑物高度和低洼(等級)都根據物體的高度在圖示中呈現并重點(diǎn)著(zhù)色。使用這些3D地圖，系統集成商可以更好地了解監視攝像頭可以或應該安裝在哪里。3D地圖還可用于查明需要醫療護理的人員的警報信息或具體位置。

　　目標市場(chǎng)

　　最后，由于雷達和激光雷達都能提供類(lèi)似的結果，這兩個(gè)技術(shù)的目標市場(chǎng)幾乎完全相同。潛在的監測場(chǎng)景包括：

　　機場(chǎng)、橋梁、商業(yè)設施、建筑、城市交通、防御性反導彈系統、數據中心、政府設施、物流配送中心、核電站、住宅小區、K-12(大學(xué)前的基礎教育)和高等教育周邊、無(wú)人機防護、公用變電站。