本帖最后由 blust5 于 2023-3-8 10:27 编辑
什么是雷达？
雷达是一种利用电磁波能从远距离外发现目标并测定其位置的电子装备，因其具有阀现目标快，全天候工作等特点，因此在警戒，引导，武器控制，侦查，航行保障，气象观察，敌我识别等方面得到了广泛应用。
那什么是激光雷达？
工作在红外和可见光波段的，以激光为工作光束的雷达称为激光雷达。它由激光发射机、光学接收机、转台和信息处理系统等组成，激光器将电脉冲变成光脉冲发射出去，光接收机再把从目标反射回来的光脉冲还原成电脉冲，送到显示器。
激光雷达是以发射激光束探测目标的位置、速度等特征量的雷达系统。从工作原理上讲，与微波雷达没有根本的区别：向目标发射探测信号(激光束)，然后将接收到的从目标反射回来的信号(目标回波)与发射信号进行比较，作适当处理后，就可获得目标的有关信息，如目标距离、方位、高度、速度、姿态、甚至形状等参数，从而对飞机、导弹等目标进行探测、跟踪和识别。
LiDAR(Light Detection and Ranging)，是激光探测及测距系统的简称，另外也称Laser Radar或LADAR(Laser Detection and Ranging)。
什么又是4D毫米波雷达？毫米波雷达，是工作在毫米波波段（millimeter wave ）探测的雷达。通常毫米波是指30～300GHz频域(波长为1～10mm)的。毫米波的波长介于微波和厘米波之间，因此毫米波雷达兼有微波雷达和光电雷达的一些优点。
而4D毫米波雷达相较于普通的毫米波雷达，多了一个俯仰角信息的探测。
传统的毫米波雷达只能通过发射电磁波，探测物体的相对距离、方位和速度，但不能探测高度，这就导致它看任何不同高度的东西都是同样的障碍，可乐瓶和同样粗细的电线杆会被当成一样的东西。
为了解决无法测量高度的问题，将传统的毫米波雷达进行改良，增加探测物体高度的能力，就变成了4D毫米波雷达。
那么，激光雷达和毫米波雷达相比谁更好用呢？这要先来看一下它们各自的特点。
激光雷达的特点有以下这些：
优点：
1、分辨率高：激光雷达可以获得极高的角度、距离和速度分辨率。通常角分辨率不低于0.1mard也就是说可以分辨3千米距离上相距0.3米的两个目标（这是微波雷达无论如何也办不到的），并可同时跟踪多个目标；距离分辨率可达0.1米；速度分辨率能达到10米/s以内。距离和速度分辨率高，意味着可以利用距离——多谱勒成像技术来获得目标的清晰图像。分辨率高，是激光雷达的最显著的优点，其多数应用都是基于此。
2、隐蔽性好、抗有源干扰能力：激光直线传播、方向性好、光束非常窄,只有在其传播路径上才能接收到，因此敌方截获非常困难，且激光雷达的发射系统(发射望远镜)口径很小,可接收区域窄，有意发射的激光干扰信号进入接收机的概率极低；另外，与微波雷达易受自然界广泛存在的电磁波影响的情况不同，自然界中能对激光雷达起干扰作用的信号源不多，因此激光雷达抗有源干扰的能力很强,适于工作在日益复杂和激烈的信息战环境中。
3、强低空探测性能好：微波雷达由于存在各种地物回波的影响,低空存在有一定区域的盲区(无法探测的区域)。而对于激光雷达来说,只有被照射的目标才会产生反射,完全不存在地物回波的影响，因此可以“零高度”工作，低空探测性能较微波雷达强了许多。
4、体积小、质量轻：通常普通微波雷达的体积庞大，整套系统质量数以吨记，光天线口径就达几米甚至几十米。而激光雷达就要轻便、灵巧得多,发射望远镜的口径一般只有厘米级,整套系统的质量最小的只有几十公斤，架设、拆收都很简便。而且激光雷达的结构相对简单，维修方便，操纵容易，价格也较低。
缺点：
1、由于激光雷达的波束极窄,在空间搜索目标非常困难，直接影响对非合作目标的截获概率和探测效率,只能在较小的范围内搜索、捕获目标，因而激光雷达较少单独直接应用于战场进行目标探测和搜索。
2、激光雷达工作时受天气和大气影响大。激光一般在晴朗的天气里衰减较小，传播距离较远。而在大雨、浓烟、浓雾等坏天气里，衰减急剧加大，传播距离大受影响。如工作波长为10.6μm的CO2激光，是所有激光中大气传输性能较好的,在坏天气的衰减是晴天的6倍。地面或低空使用的co2激光雷达的作用距离,晴天为10-20km,而坏天气则降至1km以内。而且,大气环流还会使激光光束发生畸变、抖动，直接影响激光雷达的测量精度。
4D毫米波雷达的特点有以下这些：
1、4D毫米波雷达最远探测距离大幅可达300多米，比激光雷达和视觉传感器都要远。
2、4D毫米波雷达系统水平角度分辨率较高，通常可以达到1 的角度分辨率，可以区分 300m 处的两辆近车。
3、4D毫米波雷达系统可以测量俯仰角度，可达到优于2°的角度分辨率，可在 150m 处区分地物和立交桥。
4、当有横穿车辆和行人, 多普勒为零或很低时通过高精度的水平角和高精度的俯仰角可以有效识别目标。
5、目标点云更密集，信息更丰富，更适合与深度学习框架结合。
6、成本大约是激光雷达的十分之一。
在车辆自动驾驶/辅助驾驶方面，感知传感器目前用的主要有摄像头、激光雷达和毫米波雷达。
摄像头的光谱从可见光到红外光谱，是最接近人眼的传感器，有丰富的语义信息，在传感器中具有不可替代的作用，比如红绿灯识别、交通标识识别，都离不开摄像头的信息。激光雷达器件较为成熟，905nm波段广泛应用，能获得丰富的场景立体空间信息。从频谱可以看到，激光在频谱上和可见光较为接近，因此和可见光有着相似的粒子特性，容易受到恶劣天气的影响。而毫米波雷达波长为3.9mm附近，是这几种传感器中波长最长的传感器，全天候性能最好，且具备速度探测优势。
从性能效果来说，4D成像毫米波雷达算是3D毫米波雷达的升级版；从成本上来看，4D成像毫米波雷达确实比激光雷达更有优势；但这只是理想状态，再加上如今市面上还未真正的推出一款能够真正规模落地的4D成像毫米波雷达产品，包括业内也并没有专门针对4D成像毫米波雷达的测试设备，有关4D成像的生态链并不成熟。
如果4D成像毫米波雷达要想形成像激光雷达一般标准化、可规模量产的产品，还需要大量的时间经验以及技术积累。所以，即便4D成像雷达是一个对现有传统毫米波雷达感知设备的升级硬件，它的性能表现也最接近激光雷达的高度，但依然无法替代激光雷达，至少短时间内无法做到。
不难看出，未来的几年里多传感融合的自动驾驶解决方案仍然会是行业的主流，即便是像4D成像毫米波雷达这种在性能、成本等各方面表现均衡的硬件依然无法做到“独当一面”。由于不同传感器的原理和功能各不相同，在不同的场景里有各自的优势长处，所以并不存在谁替代谁，更多的是形成互补的关系。
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