近幾年,自動駕駛始終是一個熱門話題,自動駕駛層級的不斷提升對傳感器的要求有著新的變化,比如在數(shù)量上的增加,在分辨率上的提升等。 ? 目前自動駕駛傳感器還是多傳感器融合的方案較為常見,其中,以激光雷達(dá)為主還是毫米波雷達(dá)為主一直頗受爭議,故今天給大家對比一下毫米波雷達(dá)與激光雷達(dá)。 在詳細(xì)對比之前我們可先粗略看下兩者的對比圖,如下所示
性能 | 毫米波雷達(dá) | 激光雷達(dá) |
測距/測速 | 縱向精度高,橫向精度低 | 高精度 |
感知距離 | 最高可達(dá)200m | 150米(中長距) |
行人、物體識別 | 難以識別 | 3D建模,易識別 |
道路標(biāo)線、交通信號 | 無法識別 | 無法識別 |
惡劣天氣(雨雪霧等) | 不受影響 | 易受影響 |
光照 | 不受影響 | 不受影響 |
電磁干擾/電磁屏蔽 | 易受影響 | 不受影響 |
算法、技術(shù)成熟度 | 較高 | 成本高,門檻高 |
成本 | 較高 | 高 |
簡單來講,探測精度激光雷達(dá)勝于毫米波雷達(dá),抗環(huán)境干擾能力毫米波雷達(dá)勝于激光雷達(dá),抗電磁干擾激光雷達(dá)勝于毫米波雷達(dá),價格毫米波雷達(dá)勝于激光雷達(dá),這一對比,不分伯仲。 不過目前為提升毫米波雷達(dá)的分辨率,提高其探測距離,各毫米波雷達(dá)企業(yè)相繼推出4D毫米波雷達(dá)產(chǎn)品,該產(chǎn)品相對于激光雷達(dá)來講,或許有一定的優(yōu)勢,如后給大家詳細(xì)介紹一下他們的性能對比。 一、工作原理 從工作原理上來講,激光雷達(dá)和毫米波雷達(dá)基本類似,都是利用回波成像來構(gòu)顯被探測物體的,就相當(dāng)于人類用雙眼探知而蝙蝠是依靠超聲波探知的區(qū)別。 激光雷達(dá)是一種利用光波進(jìn)行測量的主動探測方式。主動探測方式是指探測系統(tǒng)通過接收自身發(fā)出的信號回波來進(jìn)行測量,區(qū)別于例如攝像機(jī)等通過接收環(huán)境光獲取信號的被動探測方式。激光雷達(dá)通過測量激光從發(fā)出經(jīng)障礙物反射到被傳感器接收所經(jīng)歷的時間,來計(jì)算障礙物的距離。 ? ? ?? MEMS激光雷達(dá)工作原理圖 毫米波雷達(dá)發(fā)射出去的電磁波是一個錐狀的波束,這個波段的天線主要以電磁輻射為主。當(dāng)目標(biāo)向雷達(dá)天線靠近時,反射信號頻率將高于發(fā)射機(jī)頻率;反之,當(dāng)目標(biāo)遠(yuǎn)離天線而去時,反射信號頻率將低于發(fā)射機(jī)率。由多普勒效應(yīng)所形成的頻率變化叫做多普勒頻移,它與相對速度V成正比,與振動的頻率成反比。如此,通過檢測這個頻率差,可以測得目標(biāo)相對于雷達(dá)的移動速度,也就是目標(biāo)與雷達(dá)的相對速度。根據(jù)發(fā)射脈沖和接收的時間差,可以測出目標(biāo)的距離。同時用頻率過濾方法檢測目標(biāo)的多普勒頻率譜線,濾除干擾雜波的譜線,可使雷達(dá)從強(qiáng)雜波中分辨出目標(biāo)信號。
二、探測精度
從探測精度上來講,激光雷達(dá)具有探測精度高、探測范圍廣及穩(wěn)定性強(qiáng)等優(yōu)點(diǎn),在精確度方面,毫米波雷達(dá)的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。這一點(diǎn)就大不如激光雷達(dá)。
三、抗干擾能力
從抗干擾能力上來講,由于激光雷達(dá)通過發(fā)射光束進(jìn)行探測,受環(huán)境影響較大,光束受遮擋后就不能正常使用,因此無法在雨雪霧霾天,沙塵暴等惡劣天氣中開啟,而毫米波導(dǎo)引頭穿透霧、煙、灰塵的能力強(qiáng),因此可以在糟糕的天氣中探測,在這一點(diǎn)上毫米波雷達(dá)更勝一籌。
四、價格
從價格上來講,激光雷達(dá)比毫米波雷達(dá)貴很多,不單單是從本身傳感器的成本來講,激光雷達(dá)的數(shù)據(jù)處理單元等配套的相關(guān)也很貴。雖然近幾年來,各激光廠家不斷在降低其成本,激光雷達(dá)的價格已經(jīng)從10萬美元的區(qū)間,下降到了100美元的區(qū)間,但這100美元的產(chǎn)品并非車規(guī)量產(chǎn)雷達(dá),100美元的激光雷達(dá)一般是用于短距盲區(qū)探測,真正車規(guī)級激光雷達(dá)都在1000美元左右。 毫米波雷達(dá)價格在100美元以內(nèi),尤其是角雷達(dá),一般來講就100~200元人民幣,前裝前雷達(dá)向價格在300~400元人民幣。 總的來講,激光雷達(dá)數(shù)百美元的產(chǎn)品,大多是使用在L3級別自動駕駛或作為L4級別自動駕駛盲區(qū)探測雷達(dá),數(shù)千美元的產(chǎn)品,則可以作為L4級別自動駕駛的主雷達(dá),用于遠(yuǎn)距離、大范圍的探測。目前車載量產(chǎn)級別激光雷達(dá)價格對比毫米波雷達(dá)價格是1000美金對50美金。
代表廠家激光雷達(dá)價位 | |||
代表企業(yè) | 產(chǎn)品 | 價格(美元) | 時間 |
Velodyne | 64線機(jī)械式 | 8萬 | 2018年 |
64線機(jī)械式 | 2萬 | 2018年 | |
64線機(jī)械式 | 4000 | 2018年 | |
固態(tài)Velarray | 500 | 2020年 | |
固態(tài)Velabit | 100 | 2020年 | |
禾賽 | PandarQT | 4999 | 2020年 |
大疆Livox | LivoxHorizon | 999 | 2020年 |
Tele-15 | 1499 | 2020年 | |
速騰聚創(chuàng) | 固態(tài)RS-LiDAR-M1Simple | 1898 | 2020年 |
Luminar | 半固態(tài) | 500 | 2019年 |
Innoviz | 半固態(tài) | 400-500 | 2020年 |
Aeva | 半固態(tài) | 500 | 2019年 |
Innovusion | 半固態(tài) | 800 | 2021年 |
華為 | 半固態(tài) | 200 | 2021年 |
Quanergy | 固態(tài) | 250(大規(guī)模采購),最終100 | 2017年 |
數(shù)據(jù)來源:興業(yè)證券、網(wǎng)絡(luò)
五、搭載情況
自動駕駛技術(shù)分為兩種,一種采用攝像頭+毫米波雷達(dá);一種采用激光雷達(dá)。出于成本考慮,L2級別自動駕駛以攝像頭+毫米波雷達(dá)為主。 激光雷達(dá)搭載狀況: 奧迪和法雷奧從2017年就開始合作,將法雷奧的SCALA LiDAR集成到奧迪A8中。現(xiàn)在,激光雷達(dá)也出現(xiàn)在其它車型中,如奧迪A6、A7、Q7和Q8。目前國內(nèi)未有搭載車規(guī)級激光雷達(dá)的量產(chǎn)上市車型,不過,9月份上市的小鵬P5將成為首款搭載激光雷達(dá)量產(chǎn)車。 毫米波雷達(dá)搭載狀況: 毫米波雷達(dá)搭載的上市車型還是較為常見,現(xiàn)階段,毫米波雷達(dá)已在中高端車型上普及,大眾CC、全新邁騰,沃爾沃XC60、S60、XC90、S90,奔馳C級、E級、S級、R級、CLS、CL、GLK,豐田皇冠,雷克薩斯GS460、RX350,全新奧迪A8、凱迪拉克CT6等,隨著汽車智能化程度的不斷提升,毫米波雷達(dá)將逐漸從高端車專用普及到幾乎所有車型。如上汽R汽車ES33、蔚來ET7、2021款理想ONE、斯柯達(dá)明銳PRO、長安歐尚X7 PLUS、長城WEY2021款VV6等等。
六、最新趨勢
激光雷達(dá)的發(fā)展趨勢:
激光雷達(dá)向著高線束發(fā)展,要做到L4級別的自動駕駛,至少要達(dá)到100線。 激光雷達(dá)逐漸從機(jī)械式到MEMS和純固態(tài)的演進(jìn),據(jù)了解,目前還是MEMS為主,純固態(tài)的激光雷達(dá)還不是很成熟。 上海車展show car-集成RoboSense 固態(tài)激光雷達(dá)RS-LiDAR-M1 的智能全景車頂 毫米波雷達(dá)的發(fā)展趨勢: 毫米波雷達(dá)向著高分辨率、長測距發(fā)展,如目前部分企業(yè)推出的4D毫米波雷達(dá),4D毫米波雷達(dá)的出現(xiàn)不僅是在維度上多了高度一維,更是彌補(bǔ)了傳統(tǒng)毫米波雷達(dá)的點(diǎn)云缺陷。 通過對比來看,目前還是以毫米波雷達(dá)為主的自動駕駛技術(shù)方案為主,結(jié)合即將上市的首款搭載激光雷達(dá)量產(chǎn)車小鵬P5來看(小鵬P5配備了2個激光雷達(dá)、12個超聲波傳感器、5個毫米波雷達(dá)、13個高感知攝像頭以及1套亞米級高精定位單元),各傳感器取長補(bǔ)短,相互融合,共同提升自動駕駛的安全性是趨勢,在相互融合的過程中增加成本的考量亦會使客戶接受度更高,讓自動駕駛更加快速的落地普及。
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原文標(biāo)題:激光雷達(dá)與毫米波雷達(dá)的對比
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