Uploads%2farticles%2f11516%2flidar system self driving
|
2017-04-26

致力于车载毫米波雷达的打磨,这位创业者谈了谈我们与国外的差距和机遇

说到自动驾驶的实现,就目前而言,主要有两大技术路径:一种是以 Google,百度等互联网公司为代表的「无人驾驶」路线,采用以激光雷达(LiDar)为核心,融合多技术的方案。另一种则是以特斯拉等汽车厂商为代表的「辅助驾驶」升级路线,其技术方案主要是摄像头(机器视觉)+ 超声雷达 + 毫米波雷达

因 Google,百度这些巨头公司时不时爆出的路试新闻,大家似乎对激光雷达会更熟悉些,至少知道它探测结果精准且价格十分的贵。相比之下,毫米波雷达技术因相对冷门些,从事该技术研发的公司也较少。

杭州智波科技是国内其中一家专注于毫米波雷达技术研发的公司,成立于 2015 年,其创始团队由德国海归博士组成,公司获得来自亚太集团的天使投资。目前,智波科技团队超过 20 人,主要是围绕毫米波雷达的开发人员。

智波科技创始人兼董事长袁帅毕业于东南大学无线电系,在工业界和学术界有着多年高频系统开发经验,先后赴荷兰和德国攻读博士,在欧洲从事雷达研究并取得一系列的奖项。此次回国创业,将多年从事且擅长的技术作为主要方向,并希望应用在自动驾驶这个新领域。

在接受深圳湾(公众号 ID:shenzhenware)采访的过程中,袁博士从毫米波雷达技术、市场及其发展状况进行了一番讲解。

毫米波雷达的两种主流规格及绝对优势

目前,毫米波雷达主流产品为 24G 和 77G 这两种规格,对应的是 24GHz 和 77GHz 两种车载应用频段。其中:

24G 波长约为 1.25cm,主要用于短距离传感,安置在车后方,可探测车身周围环境(行人、车辆等)、盲点,实现泊车辅助、变道辅助等功能。

77G 波长范围为小于 4mm,用于中长距离测量,主要安置在车前方(一般是保险杠上),实现自动跟车、自适应巡航(ACC)、紧急制动(ABE)等功能。

目前,应用毫米波雷达技术的大多数车型采用 1 个 77G + 多个 24G 的布局。另外,用以近距离测量的79~81GHz 雷达是车载场景下的高端方案,具有高带宽、高分辨率的特点

奔驰高端车型配备 1 个中长距离雷达、6 个短距离雷达

据了解,灰尘的特征尺寸为 1um ~100um,雨点特征尺寸为0.5mm~4mm,均小于毫米波雷达的波长。因此,毫米波雷达可轻易穿透灰尘、雨水,可不受恶劣天气影响并全天候工作,目前没有任何其他传感器可代替毫米波雷达这一绝对优势

毫米波雷达的基本原理(测距、测速、侧角度)

关于毫米波雷达的工作原理,主要是天线发射信号,射频前端对反射信号进行收集(多发多收,一般情况下,77G 的为 2 发、4 收,24G 的为 1~2 发、2~4 收),在一定的带宽环境(77G:100~800MHz,24G:250MHz)及调制机制下,对大量的信号进行处理,即对距离、速度、角度的解算和对目标的后续处理。

其中,在测距方面,应用最广泛的是 FMCW(调频连续波)的调制机制,利用高频连续波发射、被接收的时间差计算出目标距离。另外还有在此基础上所衍生出的更多高级调制方式。

速度测量方面,则通过反射信号的多普勒效应获得(也就是这么一个现象的原理:一辆车在迎面驶来时,越是接近,声音越高,越是远离,声音越低。),计算公式如下:

角度测量方面,通过对比多根接收天线的信号完成:不同角度的反射信号到达不同天线的时间差不同,通过比较信号到达各个天线的时间差(相位差)可以评估反射信号的角度(目标角度)。

毫米波雷达最终也能达到与激光雷达相媲美的精准效果

在物体识别精度方面,据了解,激光雷达因波长短(大约为 1um),能够对障碍物的轮廓进行准确勾勒,且能实时的构建直观的三维图像,精确易用。

毫米波雷达虽能精确的探测物体速度和深度信息,但因为角度分辨率较差,在两物体贴的比较近的情况下,会有可能把它们识别为同一个物体,导致测量结果不准确

另外,袁博士还表示,只要毫米波雷达的波长、带宽足够,其成像效果也能与激光雷达相媲美。当然,其实现成本也不低,因为需要成本相对昂贵的收发单元,以及强劲的处理器。

袁博士进一步表示,相比激光雷达,毫米波雷达的研发工作量可能更大些(主要是后期处理方面),但好在的是,毫米波雷达降低成本的难度系数较低,因为激光雷达对精度的要求颇高,涉及到精密的光学器件,成本短时间内降不下来,而毫米波雷达的波长相对较长,对元器件精密程度的容忍度会低些。

国外技术已成熟且领先多年,国内起步较晚且任重道远

袁博士表示,在自动驾驶传感器方案中,毫米波雷达是除视觉摄像头以外的另一成熟方案,随着技术的发展,其被应用的频率也在不断提高

在国外,毫米波雷达技术已有悠久的历史积累(始于上世纪 70s ~ 80s),国外主要的毫米波雷达厂商也已经实现量产,出货量大且价格相对合理。

目前,知名毫米波雷达厂商主要为以下 4 大家(简称 ABCD):

A:Autoliv(瑞典·奥托立夫)

以 24G 毫米波雷达产品为主,是戴姆勒集团 24G 毫米波雷达的主要供应商。

B:Bosch (德国·博世)

系世界上最大的一级供应商,以 77G 毫米波雷达产品为主,已在多款车型上广泛应用。产品系列包括 MRR,LRR3,LRR4,其中,MRR 的价格较低。

C:Continental(德国·大陆集团)

24G,77G 产品均有,是戴姆勒集团 77G 毫米波雷达的主要供应商,产品系列包括 ARS300,ARS400,SRR200 三种。

D:Delphi(美国)

以 77G 产品为主,其成本较高

另外,还有 Hella 这个供应 24G 盲点雷达的德国老牌汽车配件厂商,其出货量不容小觑。

据袁帅介绍,就国内毫米波雷达行业的状况而言,因起步较晚,国内资源还不充足,欠缺相关的技术研发人才,导致硬件、软件层面的技术不够成熟,在国外大牌竞争的压力下,国内厂商还有很长的一段路需要走

做出高性价比产品、提供良好的售后支持,是国内创业者的差异化竞争手段

目前,智波科技推出了 24G 民用雷达产品(主要应用在无人机当中),并已实现量产出货,77G 的车载毫米波雷达产品也日趋成熟。

智波科技的雷达产品

袁博士认为,对于习惯以品牌优势打包整体解决方案的国外对手,国内创业者则需要采用差异化竞争手段,伴随着国内技术的成熟,做出性价比高的产品,提供良好的售后支持,民族品牌代替国外产品也就指日可待。另外,国内关于 ABE(紧急制动)相关标准的颁布也将提上日程,也就预示着国内市场即将扩容。

眼下,他们要做的是,研发的同时紧跟先进技术,利用已有的硬件尽可能的发挥软件在功能实现方面的优势,并及时修复漏洞,另外就是通过大量路测不断优化产品

Back to top btn