77GHz遠(yuǎn)距離雷達(dá)傳感器應(yīng)用設(shè)計方案

自動駕駛汽車所需的傳感器技術(shù)及供應(yīng)商源自：《自動駕駛汽車傳感器-2018版》

據(jù)麥姆斯咨詢報道，2032年全球范圍內(nèi)自動駕駛汽車的產(chǎn)量將高達(dá)2310萬輛，未來15年該市場的復(fù)合年增長率（CAGR）高達(dá)58%。屆時，與自動駕駛汽車生產(chǎn)相關(guān)的市場營收將達(dá)到3000億美元，而其中26%將來自激光雷達(dá)（LiDAR）、雷達(dá)（RADAR）、攝像頭（Camera）、慣性測量單元（IMU）等傳感器硬件?，F(xiàn)在，幾乎每個月都會有新的ADAS（先進(jìn)駕駛輔助系統(tǒng)）或其它最先進(jìn)的自動駕駛創(chuàng)新技術(shù)在汽車市場涌現(xiàn)。除了機(jī)器學(xué)習(xí)、物聯(lián)網(wǎng)（IoT）和云互聯(lián)， LiDAR（激光雷達(dá)）和RADAR（雷達(dá)）這兩項技術(shù)已經(jīng)成為自動駕駛開發(fā)過程中關(guān)注度最高的熱門。不過，對于自動駕駛，LiDAR和RADAR誰更具價值目前還不夠明朗。LiDAR運(yùn)行原理

LiDAR傳感器快速發(fā)射激光脈沖（通常最高可達(dá)每秒150000次脈沖），激光信號到達(dá)障礙物后反射回LiDAR傳感器。傳感器通過測量激光信號從發(fā)射到返回的時間，精確計算確定傳感器到障礙物之間的距離，它還能探測目標(biāo)物體的準(zhǔn)確尺寸。LiDAR通常用于高分辨率地圖的繪制。

大陸集團(tuán)最先進(jìn)的ADAS激光雷達(dá)SRL1，基于飛行時間（ToF）技術(shù)原理，采用飛思卡爾處理芯片組和專用集成電路（ASIC），其紅外激光光源來自歐司朗（OSRAM）的InAlGaAs / GaAs量子阱結(jié)構(gòu)激光光電二極管。SRL1可提供緊急制動輔助等功能，目前已經(jīng)在多款微型車上使用源自：《大陸集團(tuán)最先進(jìn)的ADAS激光雷達(dá)：SRL1》

RADAR運(yùn)行原理RADAR系統(tǒng)的工作原理跟LiDAR很相似，唯一的區(qū)別在于RADAR采用的是無線電波而非激光。在RADAR系統(tǒng)中，其天線既可以作為雷達(dá)接收器也可以作為發(fā)射器。不過，和光波相比，在與被測物體接觸時，無線電波的吸收較少，因此，RADAR的有效工作距離相對更遠(yuǎn)。RADAR技術(shù)最廣為人知的應(yīng)用，應(yīng)該是軍事用途了。飛機(jī)和戰(zhàn)艦都會裝備RADAR來測量高度，或探測附近其它的運(yùn)輸設(shè)備和物體。

博世77GHz遠(yuǎn)距離雷達(dá)傳感器LRR4，使用77 GHz頻段且沒有可移動部件，集成了恩智浦（NXP）和意法半導(dǎo)體（STMicroelectronics）微控制器，以及博世電源管理IC。采用英飛凌77 GHz鍺硅（SiGe）單片微波集成電路（MMIC）作為高頻發(fā)射器和接收器源自：《博世77GHz遠(yuǎn)距離雷達(dá)傳感器：LRR4》

誰將主導(dǎo)市場？包括Google（谷歌）、Uber（優(yōu)步）和Toyota（豐田）在內(nèi)的大部分自動駕駛汽車制造商都高度依賴LiDAR系統(tǒng)來實現(xiàn)車輛的自動巡航。LiDAR傳感器常用于周圍環(huán)境的實時3D地圖創(chuàng)建，例如行人、減速帶、車道分隔欄和其它車輛。其3D成像能力，是大部分汽車制造商熱衷于開發(fā)這項技術(shù)的主要原因之一。當(dāng)然凡事皆有例外，Tesla（特斯拉）是唯一沒有采用LiDAR傳感器的知名自動駕駛汽車制造商。Tesla的自動駕駛汽車采用RADAR技術(shù)作為主要傳感器。高端LiDAR傳感器可以在100米以外實現(xiàn)厘米級的細(xì)節(jié)識別。例如，Waymo的LiDAR系統(tǒng)不僅可以探測行人，還可以識別行人所面對的方向。因此，自動駕駛汽車可以精確預(yù)測行人將向哪個方向行走。其高精度還可以“看”到更豐富的細(xì)節(jié)，例如騎行者揮手示意你先通過，當(dāng)車輛全速行駛時能夠在兩個足球場以外的距離提供驚人的探測精度。Waymo還通過努力將LiDAR傳感器的成本降低了約90%。數(shù)年前，一個LiDAR單元的售價高達(dá)75000美元，而現(xiàn)在已經(jīng)降到了7500美元，使這項技術(shù)變得更加經(jīng)濟(jì)從而實現(xiàn)普及。

Waymo的LiDAR系統(tǒng)成像的測試車輛前方正在推車的4個人不過，這項技術(shù)也有一些明顯的缺點。LiDAR系統(tǒng)可以輕松地探測位于30~200米范圍內(nèi)的物體。但是，當(dāng)面對附近物體地精確識別時，該系統(tǒng)可能會力不從心。它在所有光線條件下均能正常工作，但在雪、霧、雨和揚(yáng)塵環(huán)境下，其性能會開始打折扣。此外，其光學(xué)識別性能也不夠給力。這就是為什么像Google這樣的自動駕駛汽車制造商，會將LiDAR與其它輔助傳感器（例如攝像頭和超聲波傳感器）一起搭配使用。另一方面，RADAR系統(tǒng)則相對便宜很多。成本，應(yīng)該是Tesla選擇RADAR技術(shù)而不是LiDAR技術(shù)的原因之一。RADAR系統(tǒng)的一個優(yōu)勢是在霧、雨、雪和揚(yáng)塵等所有天氣條件下，均能穩(wěn)定運(yùn)行。然而，相比LiDAR傳感器，它的角度精度略低，在彎道上會丟失目標(biāo)車輛。如果多個探測對象彼此靠得很近，它可能會出現(xiàn)識別困難。例如，RADAR可能會將附近的兩輛小型汽車視為一輛大型車輛，從而發(fā)出錯誤的接近信號。不過，與LiDAR系統(tǒng)不同的是，RADAR可以利用多普勒頻移精確地確定相對行駛速度和移動物體的速度。雖然Tesla因為使用RADAR作為主要傳感器而飽受非議，但它已成功地提高了其主傳感器的處理能力，使其能夠看透大雨、濃霧、灰塵甚至前方的汽車。而且，除了主雷達(dá)傳感器之外，新款Tesla車型還將擁有8個攝像頭、12個超聲波傳感器和新的車載計算系統(tǒng)。換句話說，這兩種技術(shù)在與攝像頭和超聲波傳感器融合使用時效果最佳。 結(jié)束語LiDAR和RADAR這兩種傳感器技術(shù)的基本功能都是通過在行駛中與障礙物保持一定的安全距離，以確保自動駕駛汽車中的乘員安全。無論選擇LiDAR還是RADAR，這兩種技術(shù)都能很好的勝任這項任務(wù)。不過，這兩種技術(shù)各自都還有比較明顯的優(yōu)缺點。盡管采用LiDAR傳感器的汽車能夠“看”得更清晰準(zhǔn)確，但是RADAR系統(tǒng)尺寸更小，還更便宜。因而，在這兩種技術(shù)都還處于快速發(fā)展迭代的階段時，下結(jié)論誰將勝出還為時太早。最終誰將主導(dǎo)自動駕駛汽車產(chǎn)業(yè)，可能還需要時間來給我們答案。