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雷达:自动驾驶的大脑

在雷达方面,主要分为三类:1、毫米波雷达:介于微波和红外线之间,频率范围 10GHz —200GHz,波长为毫米级;2、激光雷达:介于红外线和可见光之间,频率大致为 100000GHz,波长为纳米级;3、超声波雷达:频率高于 20000Hz。根据公式:光速=波 长*频率,频率越高,波长越短。波长越短,意味着分辨率越高;而分辨率越高,意味着在 距离、速度、角度上的测量精度更高。

我们平时用的倒车雷达是超声波雷达,发出的是声波,只能达到声速。超声波雷达体积小、价格低,但探测精度差、范围小,并且在高速运动时影响很大,在自动驾驶中的应用并不多。

应用多的是毫米波雷达,发出的是电磁波,以光速传播。主要的毫米波雷达有24GHz和77GHz两种。24GHz频率低、带宽窄,精度相对较低,主要用于盲点监测、自动泊车等。而77GHz精度高很多,可以更准确的探测距离,并且天气等对他的影响很小。和摄像头融合就能够很好的完成对环境的感知。

但毫米波雷达可以感知距离,可无精准法感知物体的具体形状,或者前方两个人的间距等,探测的噪点也很多。比如空无一物的道路上,因为一些起伏或者路面的颗粒等,也会形成反射干扰毫米波雷达的判断。

激光雷达可以很好的解决这些问题,他的精度可以达到厘米级。激光雷达上每一个激光发生器代表一线,常用机械旋转式激光雷达有10线、64线、128线等。激光雷达实际上是一种工作在光学波段(特殊波段)的雷达,它的优点非常明显。

第一,是具有极高的分辨率:激光雷达工作于光学波段,频率比微波高2~3个数量级以上,因此,与微波雷达相比,激光雷达具有极高的距离分辨率、角分辨率和速度分辨率。

第二,抗干扰能力强:激光波长短,可发射发散角非常小(μrad量级)的激光束,多路径效应小(不会形成定向发射,与微波或者毫米波产生多路径效应),可探测低空/超低空目标。

第三,获取的信息量丰富:可直接获取目标的距离、角度、反射强度、速度等信息,生成目标多维度图像。第四,可全天时工作:激光主动探测,不依赖于外界光照条件或目标本身的辐射特性。它只需发射自己的激光束,通过探测发射激光束的回波信号来获取目标信息。

 

但是,因受价格跟体积的限制,目前来看激光雷达还非常少地装配在量产车上,马斯克在多个场合中抨击激光雷达“笨重”,“丑陋”,“完全没有必要”。这个也是激光雷达的一大缺点,现阶段大家很难把其体积缩小,在车顶上的位置比较突兀,这直接影响了量产化的进行,所以现在我们还没有看到激光雷达系统安装在量产车上。

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