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。用于激光雷达的边发射激光器,最常用的是InGaAs/GaAs应变量子阱脉冲激光二极管(PLD, Pulsed laser diode),波长以905 nm最为流行。905 nm的主要优点是硅在该波长处吸收光子,1550 nm激光远离人眼吸收的可见光光谱,相比于905 nm激光, 同等功率的1550 nm激光人眼安全性提高40倍。背景光干扰问题相对较小,可以实现远距离探测,信噪比远高于905nm-ToF激光雷达,最大探测距离可以达到1000米以上,特殊场景下可以达到数公里。在相同人眼安全等级的功率下,905 nm激光雷达很难在200 m以外的高速公路上看到高度为10 cm左右的物体,但是1550 nm激光雷达却可以将检测距离提高到300 m以上。此外,1550 nm配合调频连续波(FMCW)的技术,不仅可以检测距离,同时可以利用多普勒频移来测量物体的速度。大气穿透能力强,人眼安全性高是1550 nm激光光源的显著特点,但是相较于905 nm激光雷达,1550 nm激光雷达在光源及探测器成本、体积以及供应链成熟度上还有明显的不足。
毫米波雷达是指工作在毫米波波段探测的雷达毫米波实质上就是电磁波。毫米波的频段比较特殊,其频率高于无线电,低于可见光和红外线,频率大致范围是10GHz—200GHz。毫米波雷达的频率主要分为24GHz频段和77GHz频段这是一个非常适合车载领域的频段。与24GHz毫米波雷达相比,77GHz的距离分辨率更高、探距更长,体积更是小了三分之一,因此具备更大的市场空间。根据辐射电磁波方式不同,毫米波雷达主要有脉冲体制以及连续波体制两种工作体制。其中连续波又可以分为FSK(频移键控)、PSK(相移键控)、CW(恒频连续波)、FMCW(调频连续波)等方式。
1,从工作原理上来讲,激光雷达和毫米波雷达基本类似,都是利用回波成像来构显被探测物体的,就相当于人类用双眼探知而蝙蝠是依靠超声波探知的区别。不过激光雷达发射的电磁波是一条直线,主要以光粒子发射为主要方法,而毫米波雷达发射出去的电磁波是一个锥状的波束,这个波段的天线主要以电磁辐射为主。
2,从探测精度上来讲,激光雷达具有探测精度高、探测范围广及稳定性强等优点,在精确度方面,毫米波雷达的探测距离受到频段损耗的直接制约(想要探测的远,就必须使用高频段雷达),也无法感知行人,并且对周边所有障碍物无法进行精准的建模。这一点就大不如激光雷达。
3,从抗干扰能力上来讲,由于激光雷达通过发射光束进行探测,受环境影响较大,光束受遮挡后就不能正常使用,因此无法在雨雪雾霾天,沙尘暴等恶劣天气中开启,而毫米波导引头穿透雾、烟、灰尘的能力强,因此可以在糟糕的天气中探测,在这一点上毫米波雷达更胜一筹。从价格上来讲,激光雷达比毫米波雷达在测距、识别障碍物方面更准确,但由于激光雷达获取的数据量远超毫米波雷达,所以需要更高性能的处理器来处理数据,成本高了,售价自然就更贵了。但激光雷达在准确性上可以得到更多的保证。 激光雷达和毫米波雷达各有优劣,谁也无法取代谁,两者正好起到一种相辅相成,取长补短的作用。激光雷达的成本高,所以一般只有中高端车型才会用,不是雷达数量越多越好,硬件算力越强越好,优秀的算法成熟度也很重要。
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