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自动驾驶汽车环境感知需要哪些传感器(二)

毫米波雷达


ADAS系统(高 级辅助驾驶系统)需要雷达传感器的支持,而雷达也是实现自动驾驶功能的一大功臣。毫米波雷达利用无线电波对物体进行探测和定位。


现在的雷达系统主要有用于中短测距的 24 GHz 雷达和长测距的 77 GHz 雷达 2 种,其中 77 GHz 的优势主要在于距离和速度测定的准确性,此外其角分辨率也更加精准。毫米波雷达可有效提取景深及速度信息,识别障碍物,有一定的穿透雾、烟和灰尘的能力,但在环境障碍物复杂的情况下,由于毫米波依靠声波定位,声波出现漫反射,导致漏检率和误差率比较高;


固态雷达芯片系统很常见,体积小,价格低廉。它们具有良好的范围,但比其他传感器的分辨率更差。它们在明暗条件下同样工作良好,77 GHz系统能够更好地感知雾,雨和雪,这会导致激光雷达和被动视觉系统的挑战。


雷达无法进行颜色,对比度或光学字符识别。雷达在确定当前实施中的交通相对速度方面非常有效。虽然传感器尺寸使其更接近近距离探测,但它们在极短距离内的效率低于声纳。


产业链


目前,全球毫米波雷达市场主要由博世、大陆、天合汽车集团、法雷奥、海拉、德尔福、电装、奥托立夫、富士通等厂商主导,其中法雷奥、海拉和博世占据我国 24 GHz 雷达市场 60% 以上的出货量,德国大陆、博世和德尔福占据我国 77 GHz 雷达市场 80% 以上的出货量。


中国毫米波雷达技术产业创 新加速,24 GHz 毫米波集成电路已实现规模量产。芜湖森思泰克智能、杭州智波、华域汽车等实现了 24 GHz 毫米波雷达的批量生产,沈阳承泰、湖南纳雷、南京隼眼电子、北京行易道、华域汽车、上海保隆汽车、苏州安智汽车等均完成了 77 GHz 雷达的样机测试,部分公司有望于 2019-2020 年实现规模量产。


但由于供应链与知识产权等限制,国际毫米波雷达芯片商对中国并没有完全放开 77 GHz 雷达芯片的供应,极大程度地限制了国内 77 GHz 毫米波雷达的研发及产业化。此外,考虑到雷达产品稳定性需要长期、大规模生产经验的积累,国产技术产业全 面突破仍面临生产工艺等多方面的挑战。


激光雷达


激光雷达依靠是激光而不是无线电波。除了激光发射器,这套系统还需要一个敏感的接收器。激光雷达系统能探测静态和动态物体,并提供被探测物的高分辨率的几何图像、距离图像、速度图像。


激光雷达目前是大而昂贵的系统,必须安装在车辆外面。分单线和多线激光雷达,多线激光雷达可以获得极高的速度、距离和角度分辨率,形成精 确的 3D 地图,抗干扰能力强,是智能驾驶汽车发展的技术路线,但是成本较高,也容易受到恶劣天气和烟雾环境的影响;


目前的实施方案已经基本上从早期的30米范围到150米到200米改进了范围,同时分辨率也提高了。


激光雷达在所有光线条件下都能很好地工作,但由于使用了光谱波长,它们开始因空气中的雪,雾,雨和尘埃颗粒的增加而失效。激光雷达无法检测颜色或对比度,也无法提供光学字符识别功能。


在汽车行业,激光雷达是个相对较新的系统,正越来越受欢迎。


谷歌的自动驾驶汽车解决方案使用激光雷达作为主要传感器,但也使用其他传感器。特斯拉目前的解决方案并未包含激光雷达(虽然姊妹公司SpaceX确实如此)以及过去和现在的声明表明他们认为自动驾驶汽车不需要。


眼下,激光雷达已经不是什么新鲜玩意,任何人都能从商店抱一台回家,且精 确度能满足一般需要。不过,想让它克服一切环境因素(温度、太阳辐射、黑夜、雨雪天)稳定工作并不容易。此外,车载激光雷达还得能看 300 码(约合 274 米)远。这样的产品必须能以市场可接受的价格和体积进行大规模量产。


激光雷达在工业和军事领域已经应用。不过,它毕竟是一种拥有 360 度全景视角的复杂机械透镜系统。由于单个成本高达数万美元,因此激光雷达暂时还不适合在汽车产业大规模部署。


产业链


目前,车载激光雷达产品研发及生产厂商主要集中在国外厂商,美国 Velodyne 激光雷达技术研发及产业化进程相对领 先,拥有包括 HDL-64E、HDL-32E 和 VLP-16 3 个系列在内的多条产品线,已经和 25 个无人驾驶汽车项目达成合作协议,客户覆盖百度、福特、谷歌、日产、沃尔沃等;其他厂商如美国德尔福、德国大陆、德国英飞凌(Infineon)、以色列 Oryx Vision、美国 Blackmore、美国TetraVue、美国 Cepton、加拿大 Leddartech、美国 Quanergy、以色列 Innoviz 等技术竞争实力相对较强,在不同产品领域均占据一定份额。


国内代表厂商包括北科天绘、禾赛科技、镭神智能、北醒光子、速腾聚创、光珀智能等,均大力研发布局车载激光雷达产业,以北科天绘为例,拥有 18 年的激光雷达技术积累,采用完全自主研发的芯片和半导体工艺,率先实现高 端激光雷达装备规模量产。


目前,我国激光雷达产业链的整体发展水平还存在一定差距,激光雷达主要由激光光源、探测器和信息处理器组成,光源、探测器部分核心部件分别是激光二极管和雪崩二极管,目前国内激光二极管产品基本依赖进口,雪崩二极管有一定产业基础但对外依存度依然较高。