無人駕駛黑科技：毫米波雷達(dá)穿透力強(qiáng)，激光雷達(dá)精度高

　　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，這樣一來價格優(yōu)勢更加明顯的固態(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，這樣一來或許可以為無人駕駛的開發(fā)提供一個新的選擇。

　　上周，特斯拉發(fā)布了一條最新消息，當(dāng)前所有在產(chǎn)車型（包括即將上市的Model 3）都將搭載Autopilot2.0硬件，并且新的自動駕駛系統(tǒng)可以實(shí)現(xiàn)最高級別自動駕駛（Level 5）。

　　這套硬件中，除了8個攝像頭和12個全新超聲波傳感器之外，一個前向探測雷達(dá)引起了鎂客君的注意。經(jīng)研究，特斯拉上所使用的探測雷達(dá)為毫米波雷達(dá)，而非其他主流無人駕駛研發(fā)中所使用的激光雷。那么問題來了：毫米波雷達(dá)是否能夠勝任激光雷達(dá)的工作，成為一種實(shí)現(xiàn)無人駕駛更加低成本的解決方案？

　　精度上的差異，讓毫米波雷達(dá)性能不及激光雷達(dá)

　　無人駕駛技術(shù)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現(xiàn)實(shí)中復(fù)雜的交通狀況了如指掌，這樣一來就必須使用雷達(dá)裝置?，F(xiàn)階段主流無人駕駛研發(fā)技術(shù)中，都選擇了激光雷達(dá)，而一向“不走尋常路”的馬斯克選擇使用毫米波雷達(dá)。那么，兩種類別的雷達(dá)技術(shù)究竟有什么區(qū)別？

　　激光雷達(dá)精度更高，但價格昂貴

　　激光雷達(dá)主要是通過發(fā)射激光束，來探測目標(biāo)的位置、速度等特征量。車載激光雷達(dá)普遍采用多個激光發(fā)射器和接收器，建立三維點(diǎn)云圖，從而達(dá)到實(shí)時環(huán)境感知的目的。從當(dāng)前車載激光雷達(dá)來看，機(jī)械式的多線束激光雷達(dá)是主流方案。

　　激光雷達(dá)的優(yōu)勢在于其探測范圍更廣，探測精度更高。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)量過大；十分昂貴。

　　目前百度和谷歌無人駕駛汽車車身上的64位激光雷達(dá)，售價高達(dá)70萬元人民幣。激光發(fā)射器線束的越多，每秒采集的云點(diǎn)就越多，探測性能也就更強(qiáng)。然而線束越多也就代表著激光雷達(dá)的造價就更加昂貴，64線束的激光雷達(dá)價格是16線束的10倍。

　　毫米波雷達(dá)受制于波長，探測效果欠佳

　　作為ADAS不可或缺的核心傳感器類型，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)相對成熟。毫米波的波長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。

　　而毫米波雷達(dá)的缺點(diǎn)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(yuǎn)，就必須使用高頻段雷達(dá)），也無法感知行人，并且對周邊所有障礙物無法進(jìn)行精準(zhǔn)的建模。

　　受益于技術(shù)相對成熟，毫米波雷達(dá)在單價方面，只能算是激光雷達(dá)的九牛一毛，單體價格大約在100美元左右。并且車載毫米波雷達(dá)的市場需求也相對更多，帶來的規(guī)模效益有望進(jìn)一步拉低成本。

　　固態(tài)激光雷達(dá)與毫米波雷達(dá)相結(jié)合或許是個不錯的選擇

　　現(xiàn)階段無人駕駛領(lǐng)域，用于周圍環(huán)境感測的主流傳感器有激光雷達(dá)、毫米波雷達(dá)、視覺傳感器三種。攝像頭作為視覺傳感器的載體，已經(jīng)成為無人駕駛汽車的核心硬件之一，可以說是必不可少的，而雷達(dá)設(shè)備則是蘿卜青菜各有所愛。

　　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)，而非特斯拉選擇的毫米波雷達(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)。

　　相對于傳統(tǒng)360度機(jī)械旋轉(zhuǎn)激光雷達(dá)來說，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，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)又是什么樣的結(jié)構(gòu)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，取名混合固態(tài)激光雷達(dá)。

　　目前激光雷達(dá)初創(chuàng)公司Velodyne，以及德國的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。目前來看，Velodyne研發(fā)的混合固態(tài)激光雷達(dá)的售價依舊高達(dá)7999美元，但福特方面宣稱量產(chǎn)后的售價將控制在500美元左右。

　　不過，固態(tài)激光雷達(dá)依然無法解決極端氣候下，無法施展性能的弊端。所以說，將全天候工作的毫米波雷達(dá)相結(jié)合的話，必然可以大大提升無人駕駛汽車的探測性能，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。

　　國內(nèi)的毫米波雷達(dá)技術(shù)相對成熟，激光雷達(dá)領(lǐng)域還有空缺

　　激光雷達(dá)的核心技術(shù)大部分還掌握在國外企業(yè)，比方說硅谷初創(chuàng)公司Velodyne、德國的Ibeo以及研發(fā)出世界首款固態(tài)激光雷達(dá)的Quanergy。

　　國內(nèi)目前在做激光雷達(dá)的企業(yè)也有10家左右，但是大多數(shù)的應(yīng)用領(lǐng)域大氣污染檢測和三維測繪，專注于車載激光雷達(dá)研發(fā)的為數(shù)不多，主要有護(hù)航實(shí)業(yè)、鐳神智能和思嵐科技這三家。由于受限于技術(shù)實(shí)力，在無人駕駛領(lǐng)域國內(nèi)的激光雷達(dá)公司普遍缺乏話語權(quán)，這也使得國內(nèi)無人駕駛的應(yīng)用研發(fā)和產(chǎn)業(yè)生態(tài)面臨許多挑戰(zhàn)。

　　而毫米波雷達(dá)則受益于ADAS的飛速發(fā)展，雖然此前由于國外零部件巨頭在毫米波雷達(dá)核心技術(shù)后端的控制系統(tǒng)上并不放手，但國內(nèi)的研發(fā)企業(yè)近些年已經(jīng)成功突破核心技術(shù)，國產(chǎn)化產(chǎn)品也指日可待。目前，華域汽車國內(nèi)以華域汽車為代表的一部分企業(yè)在24Ghz雷達(dá)研發(fā)已有較多積累，產(chǎn)品即將問世。而北京行易道研制的77GHz的毫米波雷達(dá)，已經(jīng)成功搭載于被北汽無人駕駛汽車。

　　結(jié)語

　　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，這樣一來價格優(yōu)勢更加明顯的固態(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，這樣一來或許可以為無人駕駛的開發(fā)提供一個新的選擇。