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自动驾驶的功与名——4D成像雷达与激光雷达

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      LIDAR(light detecation and ranging)采用激光作为光源探测和测距的缩写 ,激光发射器中发送激光,通过场景物体反射,通过计算激光在物体间传输时间计算场景中的物体距离。作为ADAS的一种主动遥感系统,可用于测量大面积的复杂场景数据。其主要结构元件包括激光发射光源,激光接受器,光电信号处理单元电路组成(例如:雷达MCU,雷达收发器,can收发器,电源管理ic,单双以太网,radar集成芯片)。
     激光雷达遥感系统,用于测量大气中分子颗粒的散射、吸收或漫发射。特殊情况下,系统对激光束的波长有特定要求。可以测量大气中特定分子物种的浓度,例如甲烷和气溶胶浓度。通过测量大气中的雨滴来估计风暴强度和降雨量。LiDAR激光雷达系统在物体空间中显示三维表面的轮廓。在这些系统中,探测激光束不与特定光谱特征相关。相反,通过选择激光束的波长以确保眼睛安全或避免大气光谱特征。探测光束遇到“硬目标”被其反射回激光雷达接收器。激光雷达能测量目标物体的速度,通过多普勒技术在快速连续运动的物体移动的距离。例如可以通过激光雷达系统测量大气风速和汽车速度。此外,LiDAR系统可用于创建动态场景的三维模型,例如模拟自动驾驶车辆可能遇到的复杂环境。尽管很多方法可以实现,但目前通常使用扫描技术。
      liDAR激光雷达的主要应用汽车自动导航ADAS,对周围环境事物进行态势感知。adas车辆的态势感知系统都需要同时感知周围静止和移动的物体。例如,过去,雷达在被用来探测飞行器。激光雷达对地面车辆侦测非常有效,一方面它可以确定到物体的距离,一方面在方向性方面非常精确。探测光束可以指向精确的角度并快速扫描,以创建三维模型的点云。车辆周围的环境是高度动态的。由此快速扫描的性能尤为关键。
       激光雷达的系统设计需要使用多种软件。系统工程师需要构建辐射测量模型,来预测返回光束的信噪比。光学工程师需要软件来实施光学设计。电子工程师需要电子模型来实现电气设计。机械工程师需要CAD软件包来开始系统布局(包括结构和热建模软件)。LiDAR系统的操作需要控制软件和重建软件将点云转换为三维模型。
       2022年的激光雷达价格1000美元为参照,4D毫米波雷达价格约为激光雷达的1/10,这就足够吸引海内外厂商提前布局。在理想L9搭载的AD Max辅助驾驶系统中,有1颗禾赛科技的AT128半固态激光雷达,以及1颗4D毫米波雷达。4d成像雷达系统当前的主流厂商方案,包括ti公司,arbe公司和uhder公司,NXP公司等。与激光雷达相比,4d毫米波雷达在探测传输距离,水平方位,仰角方位和响应速度方面具有显著优势,1.探测距离方面,传输探测距离高达300M+.2.分辨率精度方面,通常水平分辨率较高,达到1的角度分辨率。3.区分度方面,在测量俯仰角度过程中,达到优于2度的角度分辨率。4,有效性方面,多普勒为0或者接近0时,通过高精度水平角度和俯仰角有效识别目标。
当前4d毫米波成像雷达系统中存在的关键性问题
1,成像雷达系统的阵列设计问题。2,成像雷达波形设计问题。3,成像雷达抗干扰问题。4,毫米波雷达专用处理器模块化问题。5,ai深度学习技术的挑战。
    当前国内毫米波雷达处于起步阶段,4D成像雷达还有很大的发展空间,很多雷达厂商急于求成,面对新能源车的现实场景的需求面临各自开发不同的软件算法和硬件平台。离成熟厂商的目标有一定距离。需要从基础入手,比如核心算法,基础芯片IC和系统层面逐步开发。


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