自動(dòng)駕駛汽車(chē)環(huán)境感知需要哪些傳感器(二)
毫米波雷達
ADAS系統(高 級輔助駕駛系統)需要雷達傳感器的支持,而雷達也是實(shí)現自動(dòng)駕駛功能的一大功臣。毫米波雷達利用無(wú)線(xiàn)電波對物體進(jìn)行探測和定位。
現在的雷達系統主要有用于中短測距的 24 GHz 雷達和長(cháng)測距的 77 GHz 雷達 2 種,其中 77 GHz 的優(yōu)勢主要在于距離和速度測定的準確性,此外其角分辨率也更加**。毫米波雷達可有效提取景深及速度信息,識別障礙物,有一定的穿透霧、煙和灰塵的能力,但在環(huán)境障礙物復雜的情況下,由于毫米波依靠聲波定位,聲波出現漫反射,導致漏檢率和誤差率比較高;
固態(tài)雷達芯片系統很常見(jiàn),體積小,價(jià)格低廉。它們具有良好的范圍,但比其他傳感器的分辨率更差。它們在明暗條件下同樣工作良好,77 GHz系統能夠更好地感知霧,雨和雪,這會(huì )導致激光雷達和被動(dòng)視覺(jué)系統的挑戰。
雷達無(wú)法進(jìn)行顏色,對比度或光學(xué)字符識別。雷達在確定當前實(shí)施中的交通相對速度方面非常有效。雖然傳感器尺寸使其更接近近距離探測,但它們在極短距離內的效率低于聲納。
產(chǎn)業(yè)鏈
目前,全球毫米波雷達市場(chǎng)主要由博世、大陸、天合汽車(chē)集團、法雷奧、海拉、德?tīng)柛?、電裝、奧托立夫、富士通等廠(chǎng)商主導,其中法雷奧、海拉和博世占據我國 24 GHz 雷達市場(chǎng) 60% 以上的出貨量,德國大陸、博世和德?tīng)柛U紦覈?77 GHz 雷達市場(chǎng) 80% 以上的出貨量。
中國毫米波雷達技術(shù)產(chǎn)業(yè)創(chuàng ) 新加速,24 GHz 毫米波集成電路已實(shí)現規模量產(chǎn)。蕪湖森思泰克智能、杭州智波、華域汽車(chē)等實(shí)現了 24 GHz 毫米波雷達的批量生產(chǎn),沈陽(yáng)承泰、湖南納雷、南京隼眼電子、北京行易道、華域汽車(chē)、上海保隆汽車(chē)、蘇州安智汽車(chē)等均完成了 77 GHz 雷達的樣機測試,部分公司有望于 2019-2020 年實(shí)現規模量產(chǎn)。
但由于供應鏈與知識產(chǎn)權等限制,國際毫米波雷達芯片商對中國并沒(méi)有完全放開(kāi) 77 GHz 雷達芯片的供應,極大程度地限制了國內 77 GHz 毫米波雷達的研發(fā)及產(chǎn)業(yè)化。此外,考慮到雷達產(chǎn)品穩定性需要長(cháng)期、大規模生產(chǎn)經(jīng)驗的積累,國產(chǎn)技術(shù)產(chǎn)業(yè)全 面突破仍面臨生產(chǎn)工藝等多方面的挑戰。
激光雷達
激光雷達依靠是激光而不是無(wú)線(xiàn)電波。除了激光發(fā)射器,這套系統還需要一個(gè)敏感的接收器。激光雷達系統能探測靜態(tài)和動(dòng)態(tài)物體,并提供被探測物的高分辨率的幾何圖像、距離圖像、速度圖像。
激光雷達目前是大而昂貴的系統,必須安裝在車(chē)輛外面。分單線(xiàn)和多線(xiàn)激光雷達,多線(xiàn)激光雷達可以獲得極高的速度、距離和角度分辨率,形成精 確的 3D 地圖,抗干擾能力強,是智能駕駛汽車(chē)發(fā)展的技術(shù)路線(xiàn),但是成本較高,也容易受到惡劣天氣和煙霧環(huán)境的影響;
目前的實(shí)施方案已經(jīng)基本上從早期的30米范圍到150米到200米改進(jìn)了范圍,同時(shí)分辨率也提高了。
激光雷達在所有光線(xiàn)條件下都能很好地工作,但由于使用了光譜波長(cháng),它們開(kāi)始因空氣中的雪,霧,雨和塵埃顆粒的增加而失效。激光雷達無(wú)法檢測顏色或對比度,也無(wú)法提供光學(xué)字符識別功能。
在汽車(chē)行業(yè),激光雷達是個(gè)相對較新的系統,正越來(lái)越受歡迎。
谷歌的自動(dòng)駕駛汽車(chē)解決方案使用激光雷達作為主要傳感器,但也使用其他傳感器。特斯拉目前的解決方案并未包含激光雷達(雖然姊妹公司SpaceX確實(shí)如此)以及過(guò)去和現在的聲明表明他們認為自動(dòng)駕駛汽車(chē)不需要。
眼下,激光雷達已經(jīng)不是什么新鮮玩意,任何人都能從商店抱一臺回家,且精 確度能滿(mǎn)足一般需要。不過(guò),想讓它克服一切環(huán)境因素(溫度、太陽(yáng)輻射、黑夜、雨雪天)穩定工作并不容易。此外,車(chē)載激光雷達還得能看 300 碼(約合 274 米)遠。這樣的產(chǎn)品必須能以市場(chǎng)可接受的價(jià)格和體積進(jìn)行大規模量產(chǎn)。
激光雷達在工業(yè)和**領(lǐng)域已經(jīng)應用。不過(guò),它畢竟是一種擁有 360 度全景視角的復雜機械透鏡系統。由于單個(gè)成本高達數萬(wàn)美元,因此激光雷達暫時(shí)還不適合在汽車(chē)產(chǎn)業(yè)大規模部署。
產(chǎn)業(yè)鏈
目前,車(chē)載激光雷達產(chǎn)品研發(fā)及生產(chǎn)廠(chǎng)商主要集中在國外廠(chǎng)商,美國 Velodyne 激光雷達技術(shù)研發(fā)及產(chǎn)業(yè)化進(jìn)程相對領(lǐng) 先,擁有包括 HDL-64E、HDL-32E 和 VLP-16 3 個(gè)系列在內的多條產(chǎn)品線(xiàn),已經(jīng)和 25 個(gè)無(wú)人駕駛汽車(chē)項目達成合作協(xié)議,客戶(hù)覆蓋百度、福特、谷歌、日產(chǎn)、沃爾沃等;其他廠(chǎng)商如美國德?tīng)柛?、德國大陸、德國英飛凌(Infineon)、以色列 Oryx Vision、美國 Blackmore、美國TetraVue、美國 Cepton、加拿大 Leddartech、美國 Quanergy、以色列 Innoviz 等技術(shù)競爭實(shí)力相對較強,在不同產(chǎn)品領(lǐng)域均占據一定份額。
國內代表廠(chǎng)商包括北科天繪、禾賽科技、鐳神智能、北醒光子、速騰聚創(chuàng )、光珀智能等,均大力研發(fā)布局車(chē)載激光雷達產(chǎn)業(yè),以北科天繪為例,擁有 18 年的激光雷達技術(shù)積累,采用完全自主研發(fā)的芯片和半導體工藝,率先實(shí)現高 端激光雷達裝備規模量產(chǎn)。
目前,我國激光雷達產(chǎn)業(yè)鏈的整體發(fā)展水平還存在一定差距,激光雷達主要由激光光源、探測器和信息處理器組成,光源、探測器部分核心部件分別是激光二極管和雪崩二極管,目前國內激光二極管產(chǎn)品基本依賴(lài)進(jìn)口,雪崩二極管有一定產(chǎn)業(yè)基礎但對外依存度依然較高。