要說如今的汽車圈最火熱的話題是什么,?自動駕駛站出來稱第二,,還真不見得有誰敢信誓旦旦自稱第一。
無論傳統(tǒng)車企研究的駕駛輔助系統(tǒng)ADAS(Advanced Driver Assistant System),,還是由谷歌等互聯(lián)網(wǎng)巨頭期望分一杯羹的無人車領(lǐng)域,,歸根結(jié)底的原理都是差不多的,。
自動駕駛就好比行人走路,我們先用眼睛觀察確定路線,然后大腦再給我們下指令,。對汽車而言,,各種雷達(dá)、攝像頭等傳感器就是汽車的眼睛,,電子線路就是中樞神經(jīng),芯片,、算法等控制系統(tǒng)則是大腦,,最終決定了汽車的前行方向與速度。而“眼睛”則起到了十分關(guān)鍵的作用:收集第一手?jǐn)?shù)據(jù)以供分析判斷,。
在這些“眼睛”中,,攝像頭相對簡單。它的優(yōu)點(diǎn)很突出:精度高,,距離遠(yuǎn),,直觀方便;可是缺點(diǎn)也同樣突出:受到天氣的影響太大,。倘若霧霾一來,,或是陰雨綿綿,估計就只能兩眼一抹黑了,。
而車載雷達(dá),,則有著突出的特點(diǎn)和優(yōu)勢。他們比超聲波探測器以及計算機(jī)視覺設(shè)備有著更高的實(shí)時性,、精度和可靠性,。其中,主要研究集中在毫米波雷達(dá)和激光雷達(dá)上,。
▎毫米波雷達(dá)——風(fēng)雨無阻的全天候服務(wù)
毫米波指波長介于1~10mm的電磁波,,毫米波雷達(dá)則指工作在毫米波波段的雷達(dá)。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),。使用在汽車上時其抗環(huán)境干擾能力強(qiáng),可以滿足車輛對全天氣候的適應(yīng)性的要求,。并且毫米波本身的特性,,決定了毫米波雷達(dá)傳感器器件尺寸小、重量輕等特性,,彌補(bǔ)了攝像頭等傳感器的缺點(diǎn),,使得其在車載應(yīng)用方面有著很大的優(yōu)勢。
目前國內(nèi)外主流汽車毫米波雷達(dá)頻段為24GHz(用于短中距離雷達(dá),,15-30米)和77GHz(用于長距離雷達(dá),,100-200米)。這類應(yīng)用在歐美日汽車已經(jīng)普及化,目前這些地區(qū)幾乎所有的汽車均開始配備汽車毫米波雷達(dá)傳感器,,其中包括汽車防撞雷達(dá),、汽車盲區(qū)檢測雷達(dá)等。
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普通雷達(dá)里最牛的可謂是毫米波雷達(dá)了,可是即便如此,,卻仍然存在著精度低,、可見范圍短的特點(diǎn)。而這兩個缺陷放在自動駕駛中,,卻差之毫厘謬以千里,,極易引起事故。因此在這樣的背景下,,升級版就應(yīng)運(yùn)而生——激光雷達(dá),。
▎激光雷達(dá)——精確無誤的安全保護(hù)
激光雷達(dá)也叫Lidar,就是激光(Laser)與雷達(dá)(Radar)的集合,。其實(shí)大家對它也不見得陌生,,在很多無人駕駛汽車在道路上進(jìn)行行駛實(shí)驗(yàn)時,車頂上都會架一個看上去和攝像頭差不多,,但是會一直在一定角度內(nèi)旋轉(zhuǎn)的“小罐子”,,那通常就是激光雷達(dá)了。
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激光雷達(dá)一般分為脈沖式和連續(xù)波式兩種。脈沖式激光雷達(dá)利用時間間隔來計算相對車距,;而連續(xù)波激光雷達(dá)則通過計算反射光與反射光之間的相位差得到目標(biāo)距離,。具體來說,激光雷達(dá)的技術(shù)點(diǎn)是:飛行時間(TOF,,Time of Flight),。當(dāng)雷達(dá)發(fā)射激光以后,在遇到障礙物時會發(fā)生折返,,返回的光束通過雷達(dá)內(nèi)部接收器進(jìn)行分析,,最終通過折返時間和測量信號在處理器進(jìn)行處理,從而生成精準(zhǔn)的3D地圖,對周圍的環(huán)境特征進(jìn)行再還原,。
簡單的舉例來說,,毫米波雷達(dá)可以發(fā)現(xiàn)路邊障礙,但只能“看到”模糊形體,,而厘米級精度的激光雷達(dá)則可以在極短時間內(nèi)清楚區(qū)分出障礙是路肩還是斜坡,,若自動駕駛汽車斷定是斜坡后,就可以做出安全開上車道的決策,。這種精度對上路行駛的全自動駕駛汽車而言,,可以更加接近100%安全。
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那么也許很多人會問,,為什么我們不去大力發(fā)展全激光雷達(dá)呢,?其實(shí)原因很簡單,一個字,,貴,!比如谷歌所使用的是一款美國Velodyne公司出品的激光雷達(dá),64線為8萬美元,、32 線為4萬美元,,要知道一輛Audi TT、BMW Z4的價格也才4萬多美元,,而這一個雷達(dá)甚至可以買下一臺GTR(當(dāng)然是在美國了),,如果要量產(chǎn)使用,那成本究竟得多少呢,?
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因此激光雷達(dá)與毫米波雷達(dá)相比,,二者有所長,,也有所短。針對汽車上所使用的各類傳感器,,下面的表格給出了更加直觀的比較:
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▎車載雷達(dá),未來路在何方,?
不過千難萬險,,也抵擋不住勞動人民勤勞的雙手和智慧的大腦。既然自動駕駛是大勢所趨,,而激光雷達(dá)作為“眼睛”這樣一個核心的部件,,降低成本勢在必行。主要的一個解決技術(shù)是“固態(tài)化”,。這個概念的解釋可以借用機(jī)械硬盤與固態(tài)硬盤 SSD 的對比:機(jī)械硬盤內(nèi)部機(jī)理是基于機(jī)械旋轉(zhuǎn)來讀寫數(shù)據(jù),,體積大而笨重;而固態(tài)硬盤內(nèi)部沒有機(jī)械旋轉(zhuǎn)部件,,所以體積小穩(wěn)定性高,。所以“固態(tài)”激光雷達(dá)也可以理解為基于電子部件,無機(jī)械旋轉(zhuǎn)部件的激光雷達(dá),。
成立于 2012 年的激光雷達(dá)初創(chuàng)企業(yè) Quanergy 就是固態(tài)激光雷達(dá)的先驅(qū)者之一,。該公司在16年初的CES消費(fèi)電子展上發(fā)布了“世界第一款面向自動駕駛汽車的固態(tài)激光雷達(dá)”,未來計劃將激光雷達(dá)產(chǎn)品的價格削減至250美元左右,;來自以色列的Innoviz,,計劃今年內(nèi)在原型樣機(jī)上進(jìn)行增強(qiáng),而2018年有望開始生產(chǎn)專為自主駕駛車輛設(shè)計的100美元級的固態(tài)激光雷達(dá),,等等,。
許多這樣的激光雷達(dá)創(chuàng)業(yè)公司如雨后春筍般頻頻冒出,而這樣的發(fā)展趨勢在很長一段時間內(nèi)都將存在,,特別是市場對價格低廉,、性能出色產(chǎn)品的需求不斷增長,都將有利于加速激光雷達(dá)早日實(shí)現(xiàn)商業(yè)化量產(chǎn)的目標(biāo),。未來的市場將會百花齊放,,激光雷達(dá)與毫米波雷達(dá)之間以彼之長補(bǔ)己之短,更好的為行車安全保駕護(hù)航,。
那么擦亮了“汽車之眼”后,,自動駕駛離我們還有多遠(yuǎn)呢?也許很快就會有答案了,。