自動駕駛汽車的毫米波和激光雷達(dá)有什么區(qū)別

對于自動駕駛，簡單來說就是對大量交通數(shù)據(jù)進(jìn)行運(yùn)算，最終得到最優(yōu)的行車路線和速度。但是最關(guān)鍵的技術(shù)難點(diǎn)卻在于獲取數(shù)據(jù)。所以雷達(dá)變成了自動駕駛不可或缺的硬件。自動駕駛汽車通過雷達(dá)將復(fù)雜的交通數(shù)據(jù)全部捕獲。而自動駕駛汽車上常見的雷達(dá)有兩種，分別是毫米波雷達(dá)和激光雷達(dá)。今天小編就跟大家聊一聊兩種雷達(dá)的區(qū)別。

雷達(dá)的基本概念

雷達(dá)是一個(gè)熟悉又陌生的詞，是英文Radar的音譯，源于radio detection and ranging的縮寫，意思為"無線電探測和測距"，即用無線電的方法發(fā)現(xiàn)目標(biāo)并測定它們的空間位置。因此，雷達(dá)也被稱為“無線電定位”。雷達(dá)是利用電磁波探測目標(biāo)的電子設(shè)備。雷達(dá)發(fā)射電磁波對目標(biāo)進(jìn)行照射并接收其回波，由此獲得目標(biāo)至電磁波發(fā)射點(diǎn)的距離、距離變化率(徑向速度)、方位、高度等信息。

什么是毫米波雷達(dá)

首先我們要明白啥是毫米波，毫米波實(shí)質(zhì)上就是電磁波。毫米波的頻段比較特殊，其頻率高于無線電，低于可見光和紅外線，頻率大致范圍是10GHz—200GHz。這是一個(gè)非常適合車載領(lǐng)域的頻段。目前，比較常見的車載領(lǐng)域的毫米波雷達(dá)頻段有三類。

1、24GHz，這個(gè)頻段目前大量應(yīng)用于汽車的盲點(diǎn)監(jiān)測、變道輔助。雷達(dá)安裝在車輛的后保險(xiǎn)杠內(nèi)，用于監(jiān)測車輛后方兩側(cè)的車道是否有車、可否進(jìn)行變道。這個(gè)頻段也有其缺點(diǎn)，首先是頻率比較低，另外就是帶寬比較窄，只有250MHz。

2、77GHz，這個(gè)頻段的頻率比較高，國際上允許的帶寬高達(dá)800MHz。據(jù)介紹，這個(gè)頻段的雷達(dá)性能要好于24GHz的雷達(dá)，所以主要用來裝配在車輛的前保險(xiǎn)杠上，探測與前車的距離以及前車的速度，實(shí)現(xiàn)的主要是緊急制動、自動跟車等主動安全領(lǐng)域的功能。

3、79GHz，這個(gè)頻段最大的特點(diǎn)就是其帶寬非常寬，要比77GHz的高出3倍以上，這也使其具備非常高的分辨率，可以達(dá)到125px。

原理：振蕩器會產(chǎn)生一個(gè)頻率隨時(shí)間逐漸增加的信號，這個(gè)信號遇到障礙物之后，會反彈回來，其時(shí)延是2倍距離/光速。返回來的波形和發(fā)出的波形之間有個(gè)頻率差，這個(gè)頻率差和時(shí)延是呈線性關(guān)系的：物體越遠(yuǎn)，返回的波收到的時(shí)間就越晚，那么它跟入射波的頻率差值就越大。將這兩個(gè)頻率做一個(gè)減法，就可以得到二者頻率的差頻，通過判斷差拍頻率的高低就可以判斷障礙物的距離。

毫米波雷達(dá)特點(diǎn)

精準(zhǔn)度高，抗干擾能力強(qiáng) 探測距離遠(yuǎn) ，呈廣角探測 ，探測范圍廣，作用時(shí)速可達(dá)到120碼以上，全天候工作，雨雪霧霾沙塵暴等惡劣天氣，均能開啟正常使用。穿透能力強(qiáng)，安裝也可以完全隱蔽，不影響車輛整體外觀。因此毫米波雷達(dá)技術(shù)更適用于汽車防撞領(lǐng)域。

什么是激光雷達(dá)

激光雷達(dá)，是以發(fā)射激光束探測目標(biāo)的位置、速度等特征量的雷達(dá)系統(tǒng)。其工作原理是向目標(biāo)發(fā)射探測激光信號，然后將接收到的從目標(biāo)反射回來的信號與發(fā)射信號進(jìn)行比較，作適當(dāng)處理后，就可獲得目標(biāo)的有關(guān)信息，如目標(biāo)距離、方位、高度、速度、姿態(tài)、甚至形狀等參數(shù)，從而對飛機(jī)、導(dǎo)彈等目標(biāo)進(jìn)行探測、跟蹤和識別。它由激光發(fā)射機(jī)、光學(xué)接收機(jī)、轉(zhuǎn)臺和信息處理系統(tǒng)等組成，激光器將電脈沖變成光脈沖發(fā)射出去，光接收機(jī)再把從目標(biāo)反射回來的光脈沖還原成電脈沖，送到顯示器。

激光雷達(dá)的工作原理與雷達(dá)非常相近，以激光作為信號源，由激光器發(fā)射出的脈沖激光，打到地面的樹木、道路、橋梁和建筑物上，引起散射，一部分光波會反射到激光雷達(dá)的接收器上，根據(jù)激光測距原理計(jì)算，就得到從激光雷達(dá)到目標(biāo)點(diǎn)的距離，脈沖激光不斷地掃描目標(biāo)物，就可以得到目標(biāo)物上全部目標(biāo)點(diǎn)的數(shù)據(jù)，用此數(shù)據(jù)進(jìn)行成像處理后，就可得到精確的三維立體圖像。

激光雷達(dá)最基本的工作原理與無線電雷達(dá)沒有區(qū)別，即由雷達(dá)發(fā)射系統(tǒng)發(fā)送一個(gè)信號，經(jīng)目標(biāo)反射后被接收系統(tǒng)收集，通過測量反射光的運(yùn)行時(shí)間而確定目標(biāo)的距離。至于目標(biāo)的徑向速度，可以由反射光的多普勒頻移來確定，也可以測量兩個(gè)或多個(gè)距離，并計(jì)算其變化率而求得速度，這是、也是直接探測型雷達(dá)的基本工作原理。

激光雷達(dá)特點(diǎn)

精度高，穩(wěn)定性強(qiáng)。但是激光雷達(dá)通過發(fā)射光束進(jìn)行探測因此探測范圍窄，光束受遮擋后就無法正常使用，因此在雨雪霧霾天，沙塵暴等惡劣天氣不能開啟，受環(huán)境影響大。并且沒有穿透能力，探頭必須完全外露才能達(dá)到探測效果，對于安裝車輛來說影響車輛外形美觀。因此，激光雷達(dá)防撞器在使用過程中局限性較大。

毫米波雷達(dá)和激光雷達(dá)的區(qū)別

毫米波雷達(dá)從上世紀(jì)起就已在高檔汽車中使用，技術(shù)相對成熟。毫米波的波長介于厘米波和光波之間，因此毫米波兼有微波制導(dǎo)和光電制導(dǎo)的優(yōu)點(diǎn)，且其引導(dǎo)頭具有體積小、質(zhì)量輕和空間分辨率高的特點(diǎn)。此外，毫米波導(dǎo)引頭穿透霧、煙、灰塵的能力強(qiáng)，相比于激光雷達(dá)是一大優(yōu)勢。毫米波雷達(dá)的缺點(diǎn)也十分直觀，探測距離受到頻段損耗的直接制約，想要探測的遠(yuǎn)，就必須使用高頻段雷達(dá)。而且也無法感知行人，并且對周邊所有障礙物無法進(jìn)行精準(zhǔn)的建模。

而激光雷達(dá)主要是通過發(fā)射激光束來探測周遭環(huán)境，車載激光雷達(dá)普遍采用多個(gè)激光發(fā)射器和接收器，建立三維點(diǎn)云圖，從而達(dá)到實(shí)時(shí)環(huán)境感知的目的。技術(shù)上來講，目前傳統(tǒng)激光雷達(dá)技術(shù)已經(jīng)很成熟，而固態(tài)激光雷達(dá)和混合固態(tài)激光雷達(dá)尚處于起步階段，因此各企業(yè)當(dāng)前在自動駕駛汽車使用的激光雷達(dá)，多以機(jī)械式激光雷達(dá)為主。激光雷達(dá)的優(yōu)勢在于其探測范圍更廣，探測精度更高。但是，激光雷達(dá)的缺點(diǎn)也很明顯：在雨雪霧等極端天氣下性能較差;采集的數(shù)據(jù)量過大;十分昂貴。

寫在最后

經(jīng)過詳細(xì)的解讀，大家不難發(fā)現(xiàn)兩種雷達(dá)對于自動駕駛都起著重大的作用，雖然自身都有著不同的優(yōu)缺點(diǎn)，單獨(dú)工作也很難完成自動駕駛?cè)蝿?wù)。但是兩者結(jié)合卻很好的彌補(bǔ)了對方的缺點(diǎn)。相信在不久的將來兩種雷達(dá)會同時(shí)出現(xiàn)在自動駕駛汽車上。