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随着技术研发的快速推进，以自动驾驶为核心的汽车产业新合作体系也在搭建之中。举例来说，百度于2017年推出了全球首个自动驾驶开放平台Apollo。官方资料显示，作为国内最早布局自动驾驶的企业，百度拥有业内领先的技术及成熟的自动驾驶解决方案，截至目前测试总里程超过3600万公里。《中国制造2025》提出，到2025年建立完善的智能网联汽车自主研发体系、生产配套及产业群。在技术、政策、市场等多重动力的共同推动下，自动驾驶技术不仅将持续重塑汽车行业的面貌，也将引领交通建设、能源系统、城市形态等的深度变革。 目前，应用于汽车自动驾驶的雷达主要有三种：超声波雷达、激光雷达和毫米波雷达。后两种雷达技术虽然属于后起之秀，但在最近几年，它们在自动驾驶中发挥的作用日益凸显。![]()
自动驾驶中，超声波雷达是必不可少的四大传感器之一，特别适合应用于自动泊车场景，以及在驾驶过程当中的短距离感测，而这些应用是自动驾驶最先落地的应用场景，也是刚需，特别是自动泊车，所以今天就来聊一下超声波雷达。首先来说一下什么是超声波，超声波虽然也有频率，也有波长，但不同于我们熟悉的应用于通信领域的电磁波。超声波是声波，是机械波，要传播必须要有传播介质，不能在真空当中传播，超声波的传播速度跟声波一样，在空气中都是大约340M/S,频率一般高于20KHz，在空气当中的波长一般短于2厘米，因为频率超出了人耳朵的听觉范围，所以被称为超声。而超声波应用于测距和定位的原理，就是蝙蝠在夜间飞行的原理，蝙蝠以脉冲的形式发出超声波，通过接收反射的回波进行回声定位，这种回波定位的基本原理，不管是激光、毫米波、超声波都适用，一般都是统称为雷达。关于超声波雷达应用于车的历史，国内普遍说法是，上个世纪60年代，托尼.海斯在进行超声波应用于盲人引导设备的研究的时候发现，超声波技术很适合应用于汽车倒车辅助功能，但当他信心满满的把这个发明和技术向英国捷豹的高管推销的时候，缺遭到了思维定式的捷豹高管不屑一顾，他认为司机已经有了两只眼睛来判断距离，正常人不需要雷达，于是这个项目不了了之。现在来看，这应该是一个思维定式的一个最最典型的案例，超声波雷达几乎成了所有汽车的标配，捷豹高管们以老司机的心态误判了未来新司机的新需求，比如自动泊车功能，比如车辆行驶过程当中的横向距离感测，这也是超声波在高级驾驶辅助ADAS的最典型应用。自动泊车系统一般配置有12个超声波雷达，包括8个安装于汽车前后的UPA超声波雷达，和4个安装于汽车两侧的APA超声波雷达。UPA超声波雷达Utrasonic Parking Assistant，频率较高58KHz，精度高，感测距离较短，APA超声波雷达Automatic Parking Assistant，频率较低 40KHz，精度一般，但感测距离较长，一般能够超过3米。所以以自动泊车的过程为例，就是汽车在低速巡航的时候使用超声波感知周围的环境，寻找空车位并且自动泊入车位的过程，另外横向感测的应用主要用于车辆行驶过程当中，提醒司机平行车道当中的车辆的距离。![]()
激光雷达（light detection and ranging，LiDAR）通俗来讲，激光雷达被比喻为自动驾驶车辆的“眼睛”，这个比喻蛮形象的解释了激光雷达起到的作用——看。激光雷达作为三维传感器，是车辆“大脑中枢”做出判断前期的基础数据来源之一，车辆大脑将数据转换为有用信息，再发出行为指令。因此，激光雷达也是实现自动驾驶落地“最后一公里“中极为重要的一环，它是自动驾驶的必备组件，决定着自动驾驶行业的进化水平。然而在该领域，国货几乎没有话语权。目前能上路的自动驾驶汽车中，凡涉及激光雷达者，使用的几乎都是美国Velodyne的产品，其激光雷达产品是行业标配，占八成以上市场份额。激光雷达在乘用车上的应用正如同过山车一般发生着变化。汽车激光雷达目前主要用于辅助自动驾驶系统，能够协助汽车认知路面自然环境，自主整体规划行驶路线。同样，激光雷达通过从激光器中以每秒数百万的速度发送光脉冲，这些光脉冲从物体上反射回来，并被传感器接收，车载计算机以此创建车辆周围环境的3D地图。激光雷达可应用于ADAS系统，例如自适应巡航控制（ACC）、前车碰撞警示（FCW）及自动紧急制动（AEB）等。虽然目前自动驾驶技术还不成熟，但运用激光雷达却成为了一种在汽车制造中逐渐普及的方式。在理想状态下，想要真正实现自动驾驶，最终每辆车都将配置多个激光雷达传感器。
而我国智能网联电动车领域的激光雷达“上车潮”，推动智能网联汽车的跨越式发展，看似反映出我国在该领域迈出了一大步，其背后隐藏着一个大大的危机，那便是激光雷达产品的“卡脖子”问题。如果把激光雷达理解称为一个传感器装置，那它无疑是智能汽车上最贵的一个了，我国由于起步晚、技术不成熟等因素限制，以2021年单颗采购价格为例，最低也需要一万元人民币。![]()
车载毫米波雷达主要有24ghz与77-79ghz两种，后者相比前者，测距更长，可达精度更高，因此也被认为是毫米波雷达的未来。然而，由于涉及军工方面，国外“大厂”的元器件、测试设备等，都对中国实行禁售，核心技术的自主突破十分缓慢，涉及到adas系统（高级驾驶辅助系统）的自适应巡航、自动紧急刹车等功能，只能使用进口方案。随着自动驾驶在市场上的逐渐推进，毫米波雷达市场也迎来了春天。首先我们要明白啥是毫米波，毫米波实质上就是电磁波。毫米波的频段比较特殊，其频率高于无线电，低于可见光和红外线，频率大致范围是10GHz—200GHz。这是一个非常适合车载领域的频段。（1）24—24.25GHz这，目前大量应用于汽车的盲点监测、变道辅助。雷达安装在车辆的后保险杠内，用于监测车辆后方两侧的车道是否有车、可否进行变道。这个频段也有其缺点，首先是频率比较低，另外就是带宽（Bandwidth）比较窄，只有250MHz。（2）77GHz，这个频段的频率比较高，国际上允许的带宽高达800MHz。据介绍，这个频段的雷达性能要好于24GHz的雷达，所以主要用来装配在车辆的前保险杠上，探测与前车的距离以及前车的速度，实现的主要是紧急制动、自动跟车等主动安全领域的功能。（3）79GHz—81GHz，这个频段最大的特点就是其带宽非常宽，要比77GHz的高出3倍以上，这也使其具备非常高的分辨率，可以达到5cm。精准度高，抗干扰能力强 探测距离远 ，呈广角探测 ，探测范围广，作用时速可达到120码以上，全天候工作，雨雪雾霾沙尘暴等恶劣天气，均能开启正常使用。穿透能力强，安装也可以完全隐蔽，不影响车辆整体外观。因此毫米波雷达技术更适用于汽车防撞领域。简单来说激光雷达主要是通过发射激光束来探测周遭环境，车载激光雷达普遍采用多个激光发射器和接收器，建立三维点云图，从而达到实时环境感知的目的。激光雷达的优势在于其探测范围更广，探测精度更高。但是，激光雷达的缺点也很明显：在雨雪雾等极端天气下性能较差;采集的数据量过大;十分昂贵。技术上来讲，目前传统激光雷达技术已经很成熟，而固态激光雷达和混合固态激光雷达尚处于起步阶段，因此各企业当前在自动驾驶汽车使用的激光雷达，多以机械式激光雷达为主。毫米波雷达的缺点也十分直观，探测距离受到频段损耗的直接制约（想要探测的远，就必须使用高频段雷达），也无法感知行人，并且对周边所有障碍物无法进行精准的建模。![]()
除了上述三种传感技术，车载摄像头也是在汽车中广泛使用的传感器，限于篇幅，本文未做具体介绍。不可否认的是，在当前的车辆中，车载摄像头充当了ADAS系统的主要视觉传感器。借由镜头采集图像并通过摄像头内的感光组件及控制组件对图像进行处理，然后转化为可供电脑做进一步处理的数字信号，实现对车辆周边的路况感知，包括前向碰撞预警、车道偏移报警、行人检测等功能。任何一种传感技术都有其优点与局限性，汽车工业也不会仅仅依赖一种传感技术实现其自动驾驶功能。大多数厂商都是将这三种传感技术结合在一起，以确保他们的自主驾驶系统在范围、分辨率和鲁棒性方面获得可靠的数据。虽然目前的传感方案还无法提供足够的数据来实现全自动驾驶，但它们已经通过ADAS系统大幅降低了驾驶员的人为错误。WISS 2023 第四届世界物联网安全及数据安全治理峰会火热报名中
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文章来源: http://mp.weixin.qq.com/s?__biz=MzIzOTc2OTAxMg==&mid=2247517564&idx=2&sn=eb2cf8045e16cf1f099f4bc6811d9ae1&chksm=e927c1a7de5048b1571b829e7638f09e53c528fcace0b3331806cc39367ac81dbeea9717b196#rd
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