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不知何時，自動駕駛技術從電影中跳出來，直接被拉到人們視野中。不過，去年特斯拉卻因為幾起自動駕駛事故，官網(wǎng)不得不把自動駕駛字眼改為輔助駕駛。本期《汽車總動員》討論的不是自動駕駛，而是被稱為自動駕駛汽車“眼睛”的雷達。

目前主流的“眼睛”有四類——毫米波雷達、激光雷達、超聲波雷達、攝像頭。他們各自都有自己的特點，比如攝像頭的優(yōu)點就很突出：精度高，距離遠，直觀方便；可是缺點也同樣突出：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。

然而它們原理和現(xiàn)狀都如何呢？

毫米波雷達

首先我們要明白啥是毫米波，毫米波實質上就是電磁波。毫米波的頻段比較特殊，其頻率高于無線電，低于可見光和紅外線，頻率大致范圍是10GHz—200GHz。這是一個非常適合車載領域的頻段。目前，比較常見的車載領域的毫米波雷達頻段有三類。

1，24—24.25GHz這，目前大量應用于汽車的盲點監(jiān)測、變道輔助。雷達安裝在車輛的后保險杠內，用于監(jiān)測車輛后方兩側的車道是否有車、可否進行變道。這個頻段也有其缺點，首先是頻率比較低，另外就是帶寬（Bandwidth）比較窄，只有250MHz。

2，77GHz，這個頻段的頻率比較高，國際上允許的帶寬高達800MHz。據(jù)介紹，這個頻段的雷達性能要好于24GHz的雷達，所以主要用來裝配在車輛的前保險杠上，探測與前車的距離以及前車的速度，實現(xiàn)的主要是緊急制動、自動跟車等主動安全領域的功能。

3，79GHz—81GHz，這個頻段最大的特點就是其帶寬非常寬，要比77GHz的高出3倍以上，這也使其具備非常高的分辨率，可以達到5cm。

原理：振蕩器會產(chǎn)生一個頻率隨時間逐漸增加的信號，這個信號遇到障礙物之后，會反彈回來，其時延是2倍距離/光速。返回來的波形和發(fā)出的波形之間有個頻率差，這個頻率差和時延是呈線性關系的：物體越遠，返回的波收到的時間就越晚，那么它跟入射波的頻率差值就越大。

將這兩個頻率做一個減法，就可以得到二者頻率的差頻（差拍頻率），通過判斷差拍頻率的高低就可以判斷障礙物的距離。

根據(jù)國內產(chǎn)業(yè)機構調查，國內2014年汽車毫米波雷達銷量約為120萬顆，2015年約為180萬顆。主要應用為盲點檢測和后方車輛提醒的中短距雷達（24Ghz），每車需要兩顆。

2015年中國汽車銷售量為2459.8萬輛，如果2015-2020年我國的乘用車復合增速為4%，到 2020年乘用車全年銷量將近約為3000萬輛。到2020年，如果中國汽車銷售量中有15%裝配汽車毫米波雷達的話，按每輛車裝配2 個，預計2020年的毫米波雷達需求量近900萬個，未來五年復合增速約為50%。

目前中國市場中高端汽車裝配的毫米波雷達傳感器全部依賴進口，市場被美、日、德企業(yè)壟斷，價格昂貴，自主可控迫在眉睫。國內企業(yè)怎么破局？前不久的IC CHINA 2017上，與非網(wǎng)記者參加了一個加特蘭77GHz CMOS雷達芯片發(fā)布會，其產(chǎn)品是是全球首家采用CMOS工藝并實現(xiàn)量產(chǎn)的77GHz雷達收發(fā)芯片，不由得讓人覺著歐美大廠壟斷的今天，也有國產(chǎn)企業(yè)開始發(fā)出自己的聲音。

激光雷達

激光雷達不是單純的指發(fā)射激光的探測器就是激光雷達，工作在紅外和可見光波段的，以激光為工作光束的雷達稱為激光雷達。而激光雷達的工作原理是向目標發(fā)射探測信號(激光束),然后將接收到的從目標反射回來的信號(目標回波)與發(fā)射信號進行比較,作適當處理后,就可獲得目標的有關信息,如目標距離、方位、高度、速度、姿態(tài)、甚至形狀等參數(shù)。

從本質上說激光雷達和毫米波雷達都是利用回波成像來構顯被探測物體的，就相當于人類用雙眼探知而蝙蝠是依靠超聲波探知的區(qū)別。但激光雷達會比較容易受到自然光或是熱輻射的影響，在自然光強烈或是輻射區(qū)域的時候，激光雷達將會被消弱很多而且激光雷達的造價成本高，對工藝水平要求也比較高。而毫米波雷達而言，雖然抗干擾能力較強，但是距離和精確度確實硬傷，而且在行車環(huán)境下，處于多重波段并存的環(huán)境下對毫米波的影響是極大的。毫米波對于較遠處的探測能力也是極為有限的。

簡單來說，激光雷達精度更高，但價格昂貴。

據(jù)國外調研機構的分析預測，2015年全球汽車激光雷達市場規(guī)模約為6千2百萬美元，預計2020年全球市場規(guī)模將達到2.7億美元左右。2016～2020年將以34%年復合成長率增長。

2016年以來，看好激光雷達在無人駕駛汽車的應用前景，促使許多公司包括創(chuàng)業(yè)公司都試圖挑戰(zhàn)激光雷達。國外領先公司有Velodyne、Quanergy、LeddarTech、ConTInental等，國內有北科天繪、禾賽科技、思嵐科技、華達科捷、速騰聚創(chuàng)等，火爆的無人駕駛市場促使激光雷達市場競爭加劇。

業(yè)內人士普遍預計，汽車激光雷達市場快速增長將可能在2018年至2019年徹底到來。

超聲波雷達

超聲波發(fā)射器向外面某一個方向發(fā)射出超聲波信號，在發(fā)射超聲波時刻的同時開始進行計時，超聲波通過空氣進行傳播，傳播途中遇到障礙物就會立即返射傳播回來，超聲波接收器在收到反射波的時刻就立即停止計時。在空氣中超聲波的傳播速度是340m/s，計時器通過記錄時間t，就可以測算出從發(fā)射點到障礙物之間的距離長度（s），即：s＝340t/2。

超聲波的能量消耗較緩慢，在介質中傳播的距離比較遠，穿透性強，測距的方法簡單，成本低。

但是它在速度很高情況下測量距離有一定的局限性，這是因為超聲波的傳輸速度容易受天氣情況的影響，在不同的天氣情況下，超聲波的傳輸速度不同，而且傳播速度較慢，當汽車高速行駛時，使用超聲波測距無法跟上汽車的車距實時變化，誤差較大。另一方面，超聲波散射角大，方向性較差，在測量較遠距離的目標時，其回波信號會比較的弱，影響測量精度。但是，在短距離測量中，超聲波測距傳感器具有非常大的優(yōu)勢。

目前來看，寶馬最新的i系列和7系列已經(jīng)支持使用車鑰匙遙控汽車自動泊車，在操作過程中用戶只需要發(fā)出前進或后退兩個指示，汽車就會持續(xù)使用超聲波傳感器檢測車位和障礙物，自動操作方向盤和制動器，實現(xiàn)自動泊車。大眾第三代超聲波半自動泊車系統(tǒng)，泊車輔助系統(tǒng)通常使用 6-12 個超聲波雷達，車后部的 4 個短距超聲波雷達負責探測倒車時與障礙物之間的距離，一側的長距超聲波雷達負責探測停車位空間。

車載攝像頭

車載攝像頭是ADAS系統(tǒng)的主要視覺傳感器，借由鏡頭采集圖像后，有攝像頭內的感光組件電路及控制組件對圖像進行處理并轉化為電腦能處理的數(shù)字信號，從而實現(xiàn)感知車輛周邊的路況情況，實現(xiàn)前向碰撞預警，車道偏移報警和行人檢測等ADAS功能。

車載攝像頭的大致原理如下：1)圖像處理，將圖片轉換為二維數(shù)據(jù)；2)模式識別，通過圖像匹配進行識別，如車輛、行人、車道線、交通標志等；3)利用物體的運動模式，或雙目定位，估算目標物體與本車的相對距離和相對速度。

硬件方面，車載攝像頭主要由CMOS鏡頭(包括lens和光感芯片等)，芯片，其他物料(內存，sim卡，外殼)組成，分為單目攝像頭、后視攝像頭、立體攝像頭和環(huán)視攝像頭，目前市場上主要是單目攝像頭為主。

軟件方面，以mobileye為例，主要體現(xiàn)在芯片的升級和處理平臺的升級，工作頻率從122Mhz提升到332Mhz，訪問方式的改變使速率提升一倍，圖像由640*480 彩色像素提升為2048*2048(Input)和4096*2048(output)等。

除了極少數(shù)廠商具備垂直一體化的能力，絕大部分廠商都將業(yè)務集中于產(chǎn)業(yè)中的某個或者某幾個環(huán)節(jié)。

從市場集中度來看，光學鏡片主要是臺灣的廠商在主導，大陸廠商在紅外截止濾光片上有一定優(yōu)勢，圖像傳感器主要是歐美和韓國廠商為主，模組環(huán)節(jié)大陸、韓國、臺灣、日本廠商份額居前，國內廠商成長迅速。光學鏡頭行業(yè)集中度很高，前五大廠商占據(jù)了60%市場份額，舜宇光學2015年出貨量已占全球的9.4%，成為全球第二。

單目攝像頭還是未來的主流，伴隨著360度全景停車和環(huán)視系統(tǒng)的發(fā)展，未來單輛車載攝像頭預期達到6個以上，其中1個前視，1個后視和4個環(huán)視。根據(jù)MRRSE報告，2014-2020全球車載攝像頭的出貨量將會以11.3%年復合率增長，預計到2020年，全球車載攝像頭銷售將達到8300萬只。

未來五年內，雙目攝像頭的產(chǎn)品化，小型化的問題有可能逐漸突破，例如特拉斯的雙目，三目的計劃。

圖形信息處理的芯片，算法的進步，算法主要基于深度學習的角度，芯片的發(fā)展主要體現(xiàn)在mobileye的EyeQ產(chǎn)品的升級，期待EyeQ5的研發(fā)與投入生產(chǎn)。

總結

以上是生活随笔為你收集整理的毫米波/激光/超声波雷达的区别的全部內容，希望文章能夠幫你解決所遇到的問題。

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