在前几期给大家介绍 ADAS 的应用文章中，细心的读者会发现一个词“雷达”。在 ADAS 领域中最常见的用于“环境感知”的系统有：① 雷达系统（利用不同种类的声波、光波、电磁波的反射原理对应不同雷达的应用来进行环境感知）；② 影像系统（利用不同种类的摄像头模组，捕捉获取车辆周围的影像来进行环境感知）；③ 车联网系统（将一系列可进行联网通讯的设备联系起来，构建区域内的局部模型来进行环境感知）。本期主要给大家介绍 ADAS 环境感知系统 —— 雷达。 图 1. ADAS 环境感知系统 —— 雷达
车载常见的雷达分为三种：超声波雷达、毫米波雷达、激光雷达。 图 2. 超声波、毫米波、激光雷达
一、 超声波雷达：通过超声波发射装置向外发出超声波，然后通过接收器接收到发送过来超声波时的时间差来测算进行环境感知。 图 3. 超声波雷达
超声波雷达其根据安装位置的不同，又分成了 UPA（安装在汽车前后保险杠上的，也就是用于测量汽车前后障碍物的倒车雷达）和 APA（安装在汽车侧面的，用于测量侧方障碍物距离的超声波雷达）两种。 图 4. 超声波雷达装配位置
超声波雷达的技术方案一般有：模拟式、四线式数位、二线式数位、三线式主动数位，在信号干扰的处理效果上依次提升。 图 5. 超声波雷达的技术方案特性
二、 毫米波雷达：通过发射 24 GHz 或 77 GHz 的电磁波，利用反射时间差来测算进行环境感知。 图 6. 毫米波雷达
目前主流使用的车载毫米波雷达按照其频率的不同，主要可分为两种：24GHz 毫米波雷达和 77GHz 毫米波雷达。通常 24GHz 雷达检测范围为中短距离，用作实现 BSD（盲点探测系统)、AEB（自动紧急刹车系统），而 77GHz 长程雷达用作实现 ACC（自适应巡航系统）、FCW（前车碰撞预警系统）。 图 7. 24GHz 毫米波雷达与 77GHz 毫米波雷达
传统的毫米波雷达可以同时探测目标物体的距离和速度，但是其分辨率有限，难以分辨出物体类别，其可以探测目标障碍物的区域，但是很难探测物体的具体形状轮廓，对于小尺寸的障碍物就更难分辨了，而 4D 毫米波雷达，通过提高点云数量及质量从而提升了毫米波雷达的分辨率，能够获得更为精准丰富的探测信息。 图 8. 4D 毫米波雷达探测
三、 激光雷达：通过发射激光光束，高精度的绘制构建三维位置模型来进行环境感知。 延伸阅读 共同关键字：ADAS 激光雷达最为突出的特点是其探测精度和探测距离，传统雷达配适的 ACC 自适应巡航、 AEB 紧急制动等功能，需要精确测量前方道路信息，而加入激光雷达的应用就会使得这些功能更加的高效更加的安全。 图 9. 激光雷达探测
激光雷达相比于毫米波雷达，激光雷达对于外界环境的感知 可以获得更加精确的距离和形状信息，一方面可以让车辆的计算单元获取到更为精准的信息，从而执行对应的决策，减少误判，另一方面由于获得的都是直接有效的数据，无需进行进一步的计算加工，从而有效的减少了计算芯片的负担。 图 10. 激光雷达探测（“所测即所得”）
单光束激光测距，从A点发射一束激光至B点可以计算出两点间的直线距离，如果让其 360 度旋转，并且传回距离信息就会得到一个平面，当激光束数量足够多且有一定角度，将其进行 360 度旋转就会得到一个特定三维立体空间。这像是激光雷达的工作原理一样，通过一定角度的 360 度向外发射激光束，光束遇到障碍物反射回到激光接收单元进行处理，从而进行环境感知构建模型。 图 11. 激光雷达光束发射工作原理
激光雷达的激光光束数量、构建模型的点云数量、激光雷达的成本有着紧密的关系。激光雷达所构建出的模型像素越高，所需要的激光光束数量也就越多，相应的成本就会增加。传统的机械式激光雷达是利用固定扇形平面的激光光束加上 360 度机械旋转实现全方位的激光扫描，传统的激光雷达的成本较高并且模具较大不美观。纯固态激光雷达更像是拍照的形式，将光束向前方一个区域内发散激光，但这种方式的成像精度不是很高，导致其只能应用在汽车低速行驶的情况。而最新的混合固态激光雷达利用镜面或镜片转动将一束或多束激光反射出去，进行只扫描车辆前方的一定角度，这样就利用尽量少的收发模组达到多线束激光雷达的水平，极大程度上降低了成本，让更多的家用汽车能够配置上激光雷达。 图 12. 机械式、纯固态、混合固态激光雷达
在智能化时代的快速发展的背景下，环境感知变得越来越为重要，汽车往往会搭载多种不同种类的传感器，这些传感器的原理和功能各不相同，在不同的场景里发挥各自的优势，为了能让汽车的控制单元获取到更为详细精确的环境信息，从而做出“最为安全的决策”，传感器应用与融合变得至关重要。 图 13. 不同传感器应用功能优势
以上就是关于ADAS 环境感知系统 —— 雷达的介绍了，希望对大家有所帮助，不要忘记点击页面右上角关注哦，我们下期再见~
附录：参考文献
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