激光與毫米波 誰(shuí)才是未來(lái)自動(dòng)駕駛的大佬

雷達(dá)是用無(wú)線電的方法發(fā)現(xiàn)目標(biāo)并測(cè)定他們的空間位置。因此，雷達(dá)是利用電磁波探測(cè)目標(biāo)的電子設(shè)備。雷達(dá)發(fā)射電磁波對(duì)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、方位、高度等信息。而無(wú)人駕駛主要是依靠車內(nèi)的以計(jì)算機(jī)系統(tǒng)為主的智能駕駛儀來(lái)實(shí)現(xiàn)無(wú)人駕駛。對(duì)于無(wú)人駕駛來(lái)說(shuō) 想要真正上路行駛，最關(guān)鍵的技術(shù)難點(diǎn)就在于汽車如何能對(duì)現(xiàn)實(shí)中復(fù)雜的交通狀況了如指掌，這樣一來(lái)就必須使用雷達(dá)裝置。毫米波雷達(dá)穿透力強(qiáng)，激光雷達(dá)精度高，究竟應(yīng)該如何選擇？

從當(dāng)前各家公司的路測(cè)汽車照片來(lái)看，機(jī)械式的多線束激光雷達(dá)是主流方案。

激光雷達(dá)和毫米波雷達(dá)區(qū)別

首先，科普一下什么是激光雷達(dá)。簡(jiǎn)單來(lái)說(shuō)激光雷達(dá)主要是通過(guò)發(fā)射激光束來(lái)探測(cè)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。

激光雷達(dá)的優(yōu)勢(shì)在于其探測(cè)范圍更廣，探測(cè)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(guò)大;十分昂貴。

激光雷達(dá)應(yīng)用廠商——包括百度、谷歌、福特、奧迪、寶馬等等。

技術(shù)上來(lái)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(dòng)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。而從整個(gè)激光雷達(dá)行業(yè)來(lái)看，高精度車載激光雷達(dá)產(chǎn)品生產(chǎn)商主要集中在國(guó)外，如美國(guó)的Velodyne、Quanegy，德國(guó)的IBEO，國(guó)內(nèi)近幾年也開始出現(xiàn)一些專注于車載激光雷達(dá)的企業(yè)，以及一些從其他領(lǐng)域轉(zhuǎn)行而來(lái)的激光雷達(dá)企業(yè)，因看中自動(dòng)駕駛汽車廣闊發(fā)展前景，紛紛投身車載激光雷達(dá)產(chǎn)品的研發(fā)，目前來(lái)看成果顯著。

所謂的毫米波雷達(dá)，就是指工作頻段在毫米波頻段的雷達(dá)，測(cè)距原理跟一般雷達(dá)一樣，也就是把無(wú)線電波（雷達(dá)波）發(fā)出去，然后接收回波，根據(jù)收發(fā)之間的時(shí)間差測(cè)得目標(biāo)的位置數(shù)據(jù)。毫米波雷達(dá)就是這個(gè)無(wú)線電波的頻率是毫米波頻段。

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(duì)成熟。毫米波的波長(zhǎng)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(shì)。

毫米波雷達(dá)的缺點(diǎn)也十分直觀，探測(cè)距離受到頻段損耗的直接制約（想要探測(cè)的遠(yuǎn)，就必須使用高頻段雷達(dá)），也無(wú)法感知行人，并且對(duì)周邊所有障礙物無(wú)法進(jìn)行精準(zhǔn)的建模。

毫米波雷應(yīng)用廠商——典型代表特斯拉。

Autopilot2.0這套硬件中，除了8個(gè)攝像頭和12 個(gè)全新超聲波傳感器之外，一個(gè)前向探測(cè)雷達(dá)引起了我們的注意。經(jīng)研究，特斯拉上所使用的探測(cè)雷達(dá)為毫米波雷達(dá)，而非其他主流無(wú)人駕駛研發(fā)中所使用的激光雷。

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

從整個(gè)毫米波雷達(dá)行業(yè)發(fā)展來(lái)看，無(wú)論系統(tǒng)還是器件，核心技術(shù)目前仍掌握在國(guó)外企業(yè)手中，如系統(tǒng)領(lǐng)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(dǎo)體等。不過(guò)，近幾年國(guó)內(nèi)也涌現(xiàn)出了一些毫米波雷達(dá)相關(guān)公司，加速了行業(yè)的發(fā)展。有專家認(rèn)為，相對(duì)于攝像頭方面的激烈競(jìng)爭(zhēng)，毫米波雷達(dá)更有創(chuàng)新性，潛在的市場(chǎng)空間更大，機(jī)會(huì)更多。

特別是77GHz，未來(lái)有望成為毫米波雷達(dá)主流，而在國(guó)內(nèi)，加快開發(fā)國(guó)產(chǎn)的77GHZ毫米波雷達(dá)芯片并盡快車載應(yīng)用，將是我國(guó)汽車毫米波雷達(dá)產(chǎn)業(yè)的機(jī)遇。據(jù)悉，北京行易道研制的 77GHz的毫米波雷達(dá)，已經(jīng)成功搭載于被北汽無(wú)人駕駛汽車。

固態(tài)激光雷達(dá)與毫米波雷達(dá)相結(jié)合最佳

現(xiàn)階段無(wú)人駕駛領(lǐng)域，用于周圍環(huán)境感測(cè)的主流傳感器有激光雷達(dá)、毫米波雷達(dá)、視覺(jué)傳感器三種。攝像頭作為視覺(jué)傳感器的載體，已經(jīng)成為無(wú)人駕駛汽車的核心硬件之一，而雷達(dá)設(shè)備的各個(gè)參與廠商和企業(yè)則是喜好各異。

近日，外媒報(bào)導(dǎo)，美商TetraVue完成1千萬(wàn)美元募資計(jì)劃，鴻海是主要投資者之一，TetraVue的3D激光雷達(dá)技術(shù)，主攻自動(dòng)駕駛汽車領(lǐng)域。

TetraVue主要開發(fā)3D快閃光激光雷達(dá)（3D Flash LIDAR）感測(cè)技術(shù)應(yīng)用，結(jié)合固態(tài)感應(yīng)器，應(yīng)用在自駕車領(lǐng)域，可在實(shí)際駕駛環(huán)境中、提供高解析畫質(zhì)的 3D 影像顯示，提升自動(dòng)駕駛的操作體驗(yàn)，未來(lái)有可能取代現(xiàn)有的機(jī)械式感應(yīng)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(tǒng)車廠也選擇的激光雷達(dá)，值得注意的是，傳統(tǒng)車廠所選擇的激光雷達(dá)種類是混合固態(tài)激光雷達(dá)。

相對(duì)于傳統(tǒng)360度機(jī)械旋轉(zhuǎn)激光雷達(dá)來(lái)說(shuō)，固態(tài)激光雷達(dá)采用基于電子部件進(jìn)行數(shù)據(jù)讀寫的方案，去除了機(jī)械旋轉(zhuǎn)部件。這樣一來(lái)，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(tǒng)汽車的外觀中。

那么混合固態(tài)雷達(dá)又是什么樣的呢？雖然從外觀上看不到傳統(tǒng)激光雷達(dá)的旋轉(zhuǎn)機(jī)制，但是為了360全視角，其內(nèi)部實(shí)際上仍然存在一些機(jī)械旋轉(zhuǎn)部件。只是這套機(jī)械旋轉(zhuǎn)部件做的非常小巧并且藏在機(jī)身內(nèi)部而已。所以，為了和固態(tài)激光雷達(dá)區(qū)分開來(lái)，取名混合固態(tài)激光雷達(dá)。

激光雷達(dá)初創(chuàng)公司Velodyne，以及德國(guó)的Ibeo激光雷達(dá)公司都有相關(guān)的混合固態(tài)激光雷達(dá)產(chǎn)品。目前來(lái)看，Velodyne研發(fā)的混合固態(tài)激光雷達(dá)的售價(jià)依舊高達(dá)7999美元，但福特方面宣稱量產(chǎn)后的售價(jià)將控制在500美元左右。

Velodyne宣稱有希望將原價(jià)幾萬(wàn)美金的激光雷達(dá)降低到成本50美元以內(nèi)。

不過(guò)，固態(tài)激光雷達(dá)依然無(wú)法解決極端氣候下，無(wú)法施展性能的弊端。所以說(shuō)，將全天候工作的毫米波雷達(dá)與之相結(jié)合的話，必然可以大大提升無(wú)人駕駛汽車的探測(cè)性能，順便可以擺脫傳統(tǒng)激光雷達(dá)如全家桶一樣，立在車頂而影響美觀。

結(jié)語(yǔ)

由此可見，傳統(tǒng)激光雷達(dá)產(chǎn)品短期內(nèi)還難以擺脫高成本的制約，這樣一來(lái)價(jià)格優(yōu)勢(shì)更加明顯的固態(tài)激光雷達(dá)和毫米波雷達(dá)，不僅可以在性能上實(shí)現(xiàn)互補(bǔ)，還可以大大降低使用成本。2016年，Velodyne 總裁 Mike Jellen對(duì)外表示，Velodyne 的激光雷達(dá)在大規(guī)模量產(chǎn)情況下（訂單超過(guò)百萬(wàn)），其售價(jià)可降至500美金。而不久后，這家公司又表示，已經(jīng)成功設(shè)計(jì)出可應(yīng)用于自動(dòng)駕駛汽車上的全新固態(tài)技術(shù)激光雷達(dá)。在提供優(yōu)質(zhì)可靠的 3D 成像同時(shí)，當(dāng)大規(guī)模投產(chǎn)后能夠讓產(chǎn)品單價(jià)降至 50 美元以下。這樣一來(lái)或許可以為無(wú)人駕駛的開發(fā)提供更多的選擇。