說到自動(dòng)駕駛的實(shí)現(xiàn),就目前而言,主要有兩大技術(shù)路徑:一種是以 Google,百度等互聯(lián)網(wǎng)公司為代表的「無人駕駛」路線,采用以激光雷達(dá)(LiDar)為核心,融合多技術(shù)的方案。另一種則是以特斯拉等汽車廠商為代表的「輔助駕駛」升級(jí)路線,其技術(shù)方案主要是攝像頭(機(jī)器視覺)+ 超聲雷達(dá) + 毫米波雷達(dá)。
因 Google,百度這些巨頭公司時(shí)不時(shí)爆出的路試新聞,大家似乎對(duì)激光雷達(dá)會(huì)更熟悉些,至少知道它探測(cè)結(jié)果精準(zhǔn)且價(jià)格十分的貴。相比之下,毫米波雷達(dá)技術(shù)因相對(duì)冷門些,從事該技術(shù)研發(fā)的公司也較少。
杭州智波科技是國內(nèi)其中一家專注于毫米波雷達(dá)技術(shù)研發(fā)的公司,成立于 2015 年,其創(chuàng)始團(tuán)隊(duì)由德國海歸博士組成,公司獲得來自亞太集團(tuán)的天使投資。目前,智波科技團(tuán)隊(duì)超過 20 人,主要是圍繞毫米波雷達(dá)的開發(fā)人員。
智波科技創(chuàng)始人兼董事長袁帥畢業(yè)于東南大學(xué)無線電系,在工業(yè)界和學(xué)術(shù)界有著多年高頻系統(tǒng)開發(fā)經(jīng)驗(yàn),先后赴荷蘭和德國攻讀博士,在歐洲從事雷達(dá)研究并取得一系列的獎(jiǎng)項(xiàng)。此次回國創(chuàng)業(yè),將多年從事且擅長的技術(shù)作為主要方向,并希望應(yīng)用在自動(dòng)駕駛這個(gè)新領(lǐng)域。
在接受深圳灣(公眾號(hào) ID:shenzhenware)采訪的過程中,袁博士從毫米波雷達(dá)技術(shù)、市場(chǎng)及其發(fā)展?fàn)顩r進(jìn)行了一番講解。
毫米波雷達(dá)的兩種主流規(guī)格及絕對(duì)優(yōu)勢(shì)
目前,毫米波雷達(dá)主流產(chǎn)品為 24G 和 77G 這兩種規(guī)格,對(duì)應(yīng)的是 24GHz 和 77GHz 兩種車載應(yīng)用頻段。其中:
24G 波長約為 1.25cm,主要用于短距離傳感,安置在車后方,可探測(cè)車身周圍環(huán)境(行人、車輛等)、盲點(diǎn),實(shí)現(xiàn)泊車輔助、變道輔助等功能。
77G 波長范圍為小于 4mm,用于中長距離測(cè)量,主要安置在車前方(一般是保險(xiǎn)杠上),實(shí)現(xiàn)自動(dòng)跟車、自適應(yīng)巡航(ACC)、緊急制動(dòng)(ABE)等功能。
目前,應(yīng)用毫米波雷達(dá)技術(shù)的大多數(shù)車型采用 1 個(gè) 77G + 多個(gè) 24G 的布局。另外,用以近距離測(cè)量的79~81GHz 雷達(dá)是車載場(chǎng)景下的高端方案,具有高帶寬、高分辨率的特點(diǎn)。
奔馳高端車型配備 1 個(gè)中長距離雷達(dá)、6 個(gè)短距離雷達(dá)
據(jù)了解,灰塵的特征尺寸為 1um ~100um,雨點(diǎn)特征尺寸為0.5mm~4mm,均小于毫米波雷達(dá)的波長。因此,毫米波雷達(dá)可輕易穿透灰塵、雨水,可不受惡劣天氣影響并全天候工作,目前沒有任何其他傳感器可代替毫米波雷達(dá)這一絕對(duì)優(yōu)勢(shì)。
毫米波雷達(dá)的基本原理(測(cè)距、測(cè)速、側(cè)角度)
關(guān)于毫米波雷達(dá)的工作原理,主要是天線發(fā)射信號(hào),射頻前端對(duì)反射信號(hào)進(jìn)行收集(多發(fā)多收,一般情況下,77G 的為 2 發(fā)、4 收,24G 的為 1~2 發(fā)、2~4 收),在一定的帶寬環(huán)境(77G:100~800MHz,24G:250MHz)及調(diào)制機(jī)制下,對(duì)大量的信號(hào)進(jìn)行處理,即對(duì)距離、速度、角度的解算和對(duì)目標(biāo)的后續(xù)處理。
其中,在測(cè)距方面,應(yīng)用最廣泛的是 FMCW(調(diào)頻連續(xù)波)的調(diào)制機(jī)制,利用高頻連續(xù)波發(fā)射、被接收的時(shí)間差計(jì)算出目標(biāo)距離。另外還有在此基礎(chǔ)上所衍生出的更多高級(jí)調(diào)制方式。
在速度測(cè)量方面,則通過反射信號(hào)的多普勒效應(yīng)獲得(也就是這么一個(gè)現(xiàn)象的原理:一輛車在迎面駛來時(shí),越是接近,聲音越高,越是遠(yuǎn)離,聲音越低。),計(jì)算公式如下:
在角度測(cè)量方面,通過對(duì)比多根接收天線的信號(hào)完成:不同角度的反射信號(hào)到達(dá)不同天線的時(shí)間差不同,通過比較信號(hào)到達(dá)各個(gè)天線的時(shí)間差(相位差)可以評(píng)估反射信號(hào)的角度(目標(biāo)角度)。
毫米波雷達(dá)最終也能達(dá)到與激光雷達(dá)相媲美的精準(zhǔn)效果
在物體識(shí)別精度方面,據(jù)了解,激光雷達(dá)因波長短(大約為 1um),能夠?qū)φ系K物的輪廓進(jìn)行準(zhǔn)確勾勒,且能實(shí)時(shí)的構(gòu)建直觀的三維圖像,精確易用。
毫米波雷達(dá)雖能精確的探測(cè)物體速度和深度信息,但因?yàn)榻嵌确直媛瘦^差,在兩物體貼的比較近的情況下,會(huì)有可能把它們識(shí)別為同一個(gè)物體,導(dǎo)致測(cè)量結(jié)果不準(zhǔn)確。
另外,袁博士還表示,只要毫米波雷達(dá)的波長、帶寬足夠,其成像效果也能與激光雷達(dá)相媲美。當(dāng)然,其實(shí)現(xiàn)成本也不低,因?yàn)樾枰杀鞠鄬?duì)昂貴的收發(fā)單元,以及強(qiáng)勁的處理器。
袁博士進(jìn)一步表示,相比激光雷達(dá),毫米波雷達(dá)的研發(fā)工作量可能更大些(主要是后期處理方面),但好在的是,毫米波雷達(dá)降低成本的難度系數(shù)較低,因?yàn)榧す饫走_(dá)對(duì)精度的要求頗高,涉及到精密的光學(xué)器件,成本短時(shí)間內(nèi)降不下來,而毫米波雷達(dá)的波長相對(duì)較長,對(duì)元器件精密程度的容忍度會(huì)低些。
國外技術(shù)已成熟且領(lǐng)先多年,國內(nèi)起步較晚且任重道遠(yuǎn)
袁博士表示,在自動(dòng)駕駛傳感器方案中,毫米波雷達(dá)是除視覺攝像頭以外的另一成熟方案,隨著技術(shù)的發(fā)展,其被應(yīng)用的頻率也在不斷提高。
在國外,毫米波雷達(dá)技術(shù)已有悠久的歷史積累(始于上世紀(jì) 70s ~ 80s),國外主要的毫米波雷達(dá)廠商也已經(jīng)實(shí)現(xiàn)量產(chǎn),出貨量大且價(jià)格相對(duì)合理。
目前,知名毫米波雷達(dá)廠商主要為以下 4 大家(簡稱 ABCD):
A:Autoliv(瑞典·奧托立夫)
以 24G 毫米波雷達(dá)產(chǎn)品為主,是戴姆勒集團(tuán) 24G 毫米波雷達(dá)的主要供應(yīng)商。
B:Bosch (德國·博世)
系世界上最大的一級(jí)供應(yīng)商,以 77G 毫米波雷達(dá)產(chǎn)品為主,已在多款車型上廣泛應(yīng)用。產(chǎn)品系列包括 MRR,LRR3,LRR4,其中,MRR 的價(jià)格較低。
C:Continental(德國·大陸集團(tuán))
24G,77G 產(chǎn)品均有,是戴姆勒集團(tuán) 77G 毫米波雷達(dá)的主要供應(yīng)商,產(chǎn)品系列包括 ARS300,ARS400,SRR200 三種。
D:Delphi(美國)
以 77G 產(chǎn)品為主,其成本較高
另外,還有 Hella 這個(gè)供應(yīng) 24G 盲點(diǎn)雷達(dá)的德國老牌汽車配件廠商,其出貨量不容小覷。
據(jù)袁帥介紹,就國內(nèi)毫米波雷達(dá)行業(yè)的狀況而言,因起步較晚,國內(nèi)資源還不充足,欠缺相關(guān)的技術(shù)研發(fā)人才,導(dǎo)致硬件、軟件層面的技術(shù)不夠成熟,在國外大牌競(jìng)爭的壓力下,國內(nèi)廠商還有很長的一段路需要走。
做出高性價(jià)比產(chǎn)品、提供良好的售后支持,是國內(nèi)創(chuàng)業(yè)者的差異化競(jìng)爭手段
目前,智波科技推出了 24G 民用雷達(dá)產(chǎn)品(主要應(yīng)用在無人機(jī)當(dāng)中),并已實(shí)現(xiàn)量產(chǎn)出貨,77G 的車載毫米波雷達(dá)產(chǎn)品也日趨成熟。
智波科技的雷達(dá)產(chǎn)品
袁博士認(rèn)為,對(duì)于習(xí)慣以品牌優(yōu)勢(shì)打包整體解決方案的國外對(duì)手,國內(nèi)創(chuàng)業(yè)者則需要采用差異化競(jìng)爭手段,伴隨著國內(nèi)技術(shù)的成熟,做出性價(jià)比高的產(chǎn)品,提供良好的售后支持,民族品牌代替國外產(chǎn)品也就指日可待。另外,國內(nèi)關(guān)于 ABE(緊急制動(dòng))相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)的頒布也將提上日程,也就預(yù)示著國內(nèi)市場(chǎng)即將擴(kuò)容。
眼下,他們要做的是,研發(fā)的同時(shí)緊跟先進(jìn)技術(shù),利用已有的硬件盡可能的發(fā)揮軟件在功能實(shí)現(xiàn)方面的優(yōu)勢(shì),并及時(shí)修復(fù)漏洞,另外就是通過大量路測(cè)不斷優(yōu)化產(chǎn)品。
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