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    行業動態

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    雷達是用無線電的方法發現目標并測定他們的空間位置。因此,雷達是利用電磁波探測目標的電子設備。雷達發射電磁波對目標進行照射并接收其回波,由此獲得目標至電磁波發射點的距離、距離變化率、方位、高度等信息。而無人駕駛主要是依靠車內的以計算機系統為主的智能駕駛儀來實現無人駕駛。對于無人駕駛來說 想要真正上路行駛,最關鍵的技術難點就在于汽車如何能對現實中復雜的交通狀況了如指掌,這樣一來就必須使用雷達裝置。毫米波雷達穿透力強,激光雷達精度高,究竟應該如何選擇?

     

    從當前各家公司的路測汽車照片來看,機械式的多線束激光雷達是主流方案。

    激光雷達和毫米波雷達區別

     

    首先,科普一下什么是激光雷達。簡單來說激光雷達主要是通過發射激光束來探測周遭環境,車載激光雷達普遍采用多個激光發射器和接收器,建立三維點云圖,從而達到實時環境感知的目的。

     

    激光雷達的優勢在于其探測范圍更廣,探測精度更高。但是,激光雷達的缺點也很明顯:在雨雪霧等極端天氣下性能較差;采集的數據量過大;十分昂貴。

     

    激光雷達應用廠商——包括百度、谷歌、福特、奧迪、寶馬等等。

     

    技術上來講,目前傳統激光雷達技術已經很成熟,而固態激光雷達和混合固態激光雷達尚處于起步階段,因此各企業當前在自動駕駛汽車使用的激光雷達,多以機械式激光雷達為主。而從整個激光雷達行業來看,高精度車載激光雷達產品生產商主要集中在國外,如美國的Velodyne、Quanegy,德國的IBEO,國內近幾年也開始出現一些專注于車載激光雷達的企業,以及一些從其他領域轉行而來的激光雷達企業,因看中自動駕駛汽車廣闊發展前景,紛紛投身車載激光雷達產品的研發,目前來看成果顯著。

     

    所謂的毫米波雷達,就是指工作頻段在毫米波頻段的雷達,測距原理跟一般雷達一樣,也就是把無線電波(雷達波)發出去,然后接收回波,根據收發之間的時間差測得目標的位置數據。毫米波雷達就是這個無線電波的頻率是毫米波頻段。

     

    毫米波雷達從上世紀起就已在高檔汽車中使用,技術相對成熟。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和光電制導的優點,且其引導頭具有體積小、質量輕和空間分辨率高的特點。此外,毫米波導引頭穿透霧、煙、灰塵的能力強,相比于激光雷達是一大優勢。

     

    毫米波雷達的缺點也十分直觀,探測距離受到頻段損耗的直接制約(想要探測的遠,就必須使用高頻段雷達),也無法感知行人,并且對周邊所有障礙物無法進行精準的建模。

     

    毫米波雷應用廠商——典型代表特斯拉。

     

    Autopilot2.0這套硬件中,除了8個攝像頭和12 個全新超聲波傳感器之外,一個前向探測雷達引起了我們的注意。經研究,特斯拉上所使用的探測雷達為毫米波雷達,而非其他主流無人駕駛研發中所使用的激光雷。

     

    按照目前的主流分類,汽車毫米波雷達頻率主要包括77GHz和24GHz兩種,其中前者波長更短,探測距離更遠,因此多用于前方車輛檢測;而后者則通常用在車輛周圍的檢測,如盲點檢測。此外,也有一些其他頻段的毫米波雷達,如日本的60GHz以及臺灣使用的79GHz。

     

    從整個毫米波雷達行業發展來看,無論系統還是器件,核心技術目前仍掌握在國外企業手中,如系統領域的博世、大陸、德爾福等,器件方面的飛思卡爾、英飛凌、意法半導體等。不過,近幾年國內也涌現出了一些毫米波雷達相關公司,加速了行業的發展。有專家認為,相對于攝像頭方面的激烈競爭,毫米波雷達更有創新性,潛在的市場空間更大,機會更多。

     

    特別是77GHz,未來有望成為毫米波雷達主流,而在國內,加快開發國產的77GHZ毫米波雷達芯片并盡快車載應用,將是我國汽車毫米波雷達產業的機遇。據悉,北京行易道研制的 77GHz的毫米波雷達,已經成功搭載于被北汽無人駕駛汽車。


    固態激光雷達與毫米波雷達相結合最佳

     

    現階段無人駕駛領域,用于周圍環境感測的主流傳感器有激光雷達、毫米波雷達、視覺傳感器三種。攝像頭作為視覺傳感器的載體,已經成為無人駕駛汽車的核心硬件之一,而雷達設備的各個參與廠商和企業則是喜好各異。

     

    近日,外媒報導,美商TetraVue完成1千萬美元募資計劃,鴻海是主要投資者之一,TetraVue的3D激光雷達技術,主攻自動駕駛汽車領域。

     

    TetraVue主要開發3D快閃光激光雷達(3D Flash LIDAR)感測技術應用,結合固態感應器,應用在自駕車領域,可在實際駕駛環境中、提供高解析畫質的 3D 影像顯示,提升自動駕駛的操作體驗,未來有可能取代現有的機械式感應器。

     

    除了前面提到的百度和谷歌之外,福特以及奧迪這類的傳統車廠也選擇的激光雷達,值得注意的是,傳統車廠所選擇的激光雷達種類是混合固態激光雷達。

     

    相對于傳統360度機械旋轉激光雷達來說,固態激光雷達采用基于電子部件進行數據讀寫的方案,去除了機械旋轉部件。這樣一來,其成本可大幅降低至200美元左右,并且在保證性能的情況下,縮小的體積可將其集成至傳統汽車的外觀中。

     

    那么混合固態雷達又是什么樣的呢?雖然從外觀上看不到傳統激光雷達的旋轉機制,但是為了360全視角,其內部實際上仍然存在一些機械旋轉部件。只是這套機械旋轉部件做的非常小巧并且藏在機身內部而已。所以,為了和固態激光雷達區分開來,取名混合固態激光雷達。

     

    激光雷達初創公司Velodyne,以及德國的Ibeo激光雷達公司都有相關的混合固態激光雷達產品。目前來看,Velodyne研發的混合固態激光雷達的售價依舊高達7999美元,但福特方面宣稱量產后的售價將控制在500美元左右。

     

    Velodyne宣稱有希望將原價幾萬美金的激光雷達降低到成本50美元以內。

     

    不過,固態激光雷達依然無法解決極端氣候下,無法施展性能的弊端。所以說,將全天候工作的毫米波雷達與之相結合的話,必然可以大大提升無人駕駛汽車的探測性能,順便可以擺脫傳統激光雷達如全家桶一樣,立在車頂而影響美觀。


    由此可見,傳統激光雷達產品短期內還難以擺脫高成本的制約,這樣一來價格優勢更加明顯的固態激光雷達和毫米波雷達,不僅可以在性能上實現互補,還可以大大降低使用成本。2016年,Velodyne 總裁 Mike Jellen對外表示,Velodyne 的激光雷達在大規模量產情況下(訂單超過百萬),其售價可降至500美金。而不久后,這家公司又表示,已經成功設計出可應用于自動駕駛汽車上的全新固態技術激光雷達。在提供優質可靠的 3D 成像同時,當大規模投產后能夠讓產品單價降至 50 美元以下。這樣一來或許可以為無人駕駛的開發提供更多的選擇。

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