誰才是自動駕駛的未來 深度解析毫米波和雷射雷達

對於自動駕駛，簡單來說就是對大量交通數據進行運算，最終得到最優的行車路線和速度。但是最關鍵的技術難點卻在於獲取數據。所以雷達變成了自動駕駛不可或缺的硬體。自動駕駛汽車通過雷達將複雜的交通數據全部捕獲。而自動駕駛汽車上常見的雷達有兩種，分別是毫米波雷達和雷射雷達。今天小編就跟大家聊一聊兩種雷達的區別。

雷達的基本概念

雷達是一個熟悉又陌生的詞，是英文Radar的音譯，源於radio detection and ranging的縮寫，意思為"無線電探測和測距"，即用無線電的方法發現目標並測定它們的空間位置。因此，雷達也被稱為「無線電定位」。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並接收其回波，由此獲得目標至電磁波發射點的距離、距離變化率（徑向速度）、方位、高度等信息。

什麼是毫米波雷達

首先我們要明白啥是毫米波，毫米波實質上就是電磁波。毫米波的頻段比較特殊，其頻率高於無線電，低於可見光和紅外線，頻率大致範圍是10GHz—200GHz。這是一個非常適合車載領域的頻段。目前，比較常見的車載領域的毫米波雷達頻段有三類。

1、24GHz，這個頻段目前大量應用於汽車的盲點監測、變道輔助。雷達安裝在車輛的後保險槓內，用於監測車輛後方兩側的車道是否有車、可否進行變道。這個頻段也有其缺點，首先是頻率比較低，另外就是帶寬比較窄，只有250MHz。

2、77GHz，這個頻段的頻率比較高，國際上允許的帶寬高達800MHz。據介紹，這個頻段的雷達性能要好於24GHz的雷達，所以主要用來裝配在車輛的前保險槓上，探測與前車的距離以及前車的速度，實現的主要是緊急制動、自動跟車等主動安全領域的功能。

3、79GHz，這個頻段最大的特點就是其帶寬非常寬，要比77GHz的高出3倍以上，這也使其具備非常高的解析度，可以達到125px。

原理：振蕩器會產生一個頻率隨時間逐漸增加的信號，這個信號遇到障礙物之後，會反彈回來，其時延是2倍距離/光速。返回來的波形和發出的波形之間有個頻率差，這個頻率差和時延是呈線性關係的：物體越遠，返回的波收到的時間就越晚，那麼它跟入射波的頻率差值就越大。將這兩個頻率做一個減法，就可以得到二者頻率的差頻，通過判斷差拍頻率的高低就可以判斷障礙物的距離。

毫米波雷達特點

精準度高，抗幹擾能力強 探測距離遠 ，呈廣角探測 ，探測範圍廣，作用時速可達到120碼以上，全天候工作，雨雪霧霾沙塵暴等惡劣天氣，均能開啟正常使用。穿透能力強，安裝也可以完全隱蔽，不影響車輛整體外觀。因此毫米波雷達技術更適用於汽車防撞領域。

什麼是雷射雷達

雷射雷達，是以發射雷射束探測目標的位置、速度等特徵量的雷達系統。其工作原理是向目標發射探測雷射信號，然後將接收到的從目標反射回來的信號與發射信號進行比較，作適當處理後，就可獲得目標的有關信息，如目標距離、方位、高度、速度、姿態、甚至形狀等參數，從而對飛機、飛彈等目標進行探測、跟蹤和識別。它由雷射發射機、光學接收機、轉臺和信息處理系統等組成，雷射器將電脈衝變成光脈衝發射出去，光接收機再把從目標反射回來的光脈衝還原成電脈衝，送到顯示器。

雷射雷達的工作原理與雷達非常相近，以雷射作為信號源，由雷射器發射出的脈衝雷射，打到地面的樹木、道路、橋梁和建築物上，引起散射，一部分光波會反射到雷射雷達的接收器上，根據雷射測距原理計算，就得到從雷射雷達到目標點的距離，脈衝雷射不斷地掃描目標物，就可以得到目標物上全部目標點的數據，用此數據進行成像處理後，就可得到精確的三維立體圖像。

雷射雷達最基本的工作原理與無線電雷達沒有區別，即由雷達發射系統發送一個信號，經目標反射後被接收系統收集，通過測量反射光的運行時間而確定目標的距離。至於目標的徑向速度，可以由反射光的都卜勒頻移來確定，也可以測量兩個或多個距離，並計算其變化率而求得速度，這是、也是直接探測型雷達的基本工作原理。

雷射雷達特點

精度高，穩定性強。但是雷射雷達通過發射光束進行探測因此探測範圍窄，光束受遮擋後就無法正常使用，因此在雨雪霧霾天，沙塵暴等惡劣天氣不能開啟，受環境影響大。並且沒有穿透能力，探頭必須完全外露才能達到探測效果，對於安裝車輛來說影響車輛外形美觀。因此，雷射雷達防撞器在使用過程中局限性較大。

毫米波雷達和雷射雷達的區別

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。毫米波的波長介於釐米波和光波之間，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、質量輕和空間解析度高的特點。此外，毫米波導引頭穿透霧、煙、灰塵的能力強，相比於雷射雷達是一大優勢。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。而且也無法感知行人，並且對周邊所有障礙物無法進行精準的建模。

而雷射雷達主要是通過發射雷射束來探測周遭環境，車載雷射雷達普遍採用多個雷射發射器和接收器，建立三維點雲圖，從而達到實時環境感知的目的。技術上來講，目前傳統雷射雷達技術已經很成熟，而固態雷射雷達和混合固態雷射雷達尚處於起步階段，因此各企業當前在自動駕駛汽車使用的雷射雷達，多以機械式雷射雷達為主。雷射雷達的優勢在於其探測範圍更廣，探測精度更高。但是，雷射雷達的缺點也很明顯：在雨雪霧等極端天氣下性能較差;採集的數據量過大;十分昂貴。

寫在最後

經過詳細的解讀，大家不難發現兩種雷達對於自動駕駛都起著重大的作用，雖然自身都有著不同的優缺點，單獨工作也很難完成自動駕駛任務。但是兩者結合卻很好的彌補了對方的缺點。相信在不久的將來兩種雷達會同時出現在自動駕駛汽車上。