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与激光雷达死磕的毫米波雷达,除了无人驾驶还有更多归宿

导读: 提到雷达,我们最先想到的就是用在军事领域的探测系统。确实,雷达最初出现就是在一战期间,英国急需一种能探测空中金属物体的雷达(技术)能在反空袭战中帮助搜寻德国飞机。

提到雷达,我们最先想到的就是用在军事领域的探测系统。确实,雷达最初出现就是在一战期间,英国急需一种能探测空中金属物体的雷达(技术)能在反空袭战中帮助搜寻德国飞机。

随着技术的发展,雷达逐渐转入民用应用场景,如气象预报、资源探测、环境监测、天体研究、地质调查等。在汽车行业中,随着超声波雷达在倒车这一场景的成熟应用,打开了人类对雷达技术在无人驾驶场景上的无限想象,激光雷达和毫米波雷达顺势成为目前自动驾驶主流方案的核心装备,两者虽属同门,但在对无人驾驶主导位置的争夺上,两者间的竞争从来就没有停止过。

激战无人驾驶

毫米波实质上是波长介于1-10mm的电磁波。毫米波的频段比较特殊,其频段高于无线电,低于可见光和红外线,频率大致范围在10GHz—200GHz。车载毫米波雷达的工作原理为,通过天线向外发射毫米波,接收目标反射信号,经后方处理后快速准确地获取汽车车身周围的物理环境信息,然后根据所探知的物体信息进行目标追踪和识别分类,进而结合车身动态信息进行数据融合,最终通过中央处理单元(ECU)进行智能处理。

激光雷达的工作原理与毫米波雷达类似,只不过它是以激光作为信号源,由激光器发射出的激光束来探测目标的距离、方位、高度、速度、姿态等特征量,由于光的波长大约比无线电的波长小10万倍,所以与普通雷达相比,激光雷达的精度和分辨率都更高。激光雷达在工作时,激光束不断地扫描目标物,还可以得到目标物上全部目标点的数据,用此数据进行成像处理后,可得到精确的三维立体图像。因而在自动驾驶领域,激光雷达被称为“无人车之眼”。

通过以上对比可知,这两种技术方向不同的雷达各有专长。从探测距离和受环境影响的方面来看,毫米波雷达的表现会更突出一些。由于波长的原因,毫米波雷达的探测距离可以轻松超过200米,而激光雷达一般不到150米,在高速行驶的场景里,毫米波雷达更适合。此外在雾霾、雨雪等极端天气中,毫米波雷达的穿透雾、烟、灰尘的能力也要更强一些。

然而这两种雷达最大的差异还在价格上,毫米波雷达用的是硅基芯片,雷达的价格在1500元左右,一些低端产品甚至在千元以下。而激光雷达的价格则是以万作为单位计算,一颗自动驾驶所用的激光雷达动辄几十万,这让车企们望而却步,让普通用户瑟瑟发抖,毕竟一款比车还贵的传感器是让任何人都无法接受的。

在人工智能的算法还不够成熟,纯视觉传感器在无人驾驶方案的安全上还存在较多问题的背景下,雷达对于无人车不可或缺。此时毫米波雷达和激光雷达通常会被组合起来使用,取长补短。为了争取能在无人车上有更多的部署,这两种雷达一直在暗地较劲,毫米波雷达厂商在芯片、系统设计和算法上大做文章,努力提高自己的探测精度;激光雷达就想方设法降低成本,毕竟毫米波雷达最早出现时的价格也在十万美元以上。

爆发前的宁静

基于对无人车市场的良好预期,很多厂商都扎入到毫米波雷达赛道。目前,毫米波雷达市场几乎由国外厂商所把持,排名前四的毫米波雷达供应商被行业称为“ABCD”,即Autoliv(美安)、Bosch(博世)、Continental(大陆)和Delphi(德尔福)。这几家年出货量总和达到千万级别。

随着毫米波雷达技术的发展,以及发展中的自动驾驶市场,给行业内的新兴势力提供了冒头的机会。比如行易道、苏州豪米波、深圳安智杰、湖南莫之比、杭州智波等一大批初创企业在近两年涌现,他们在不断挑战传统势力的过程中“跑马圈地”,努力使自己成为能够割据一方的强硬势力。

“现在整个行业都处于爆发前的平静,就看谁能在79GHz频段中率先突围出来。”据湖南莫之比董事长陈浩文介绍,目前比较常用的车载毫米波雷达频段主要有3个,24GHz、77GHz和79GHz。

24GHz频段大量应用于汽车的盲点监测、变道辅助。雷达安装在车辆的后保险杠内,用于监测车辆后方两侧的车道是否有车、可否进行变道。77GHz主要装配在车辆的前保险杠上,探测与前车的距离以及前车的速度,实现的主要是紧急制动、自动跟车等主动安全功能。与24GHz频段雷达相比,77GHz频段雷达在带宽、探测距离、功耗等方面都有不小的优势。

目前,国内外各厂商争夺的重点也就是在这两个频段的市场上,带宽更高(比77GHz要高出3倍以上)、性能更强(分辨率可达5cm)的79GHz频段雷达尚未有大规模量产的企业,大部分公司还处在同一起跑线上。

“毫米波雷达主要由4个部分组成,芯片、天线、控制系统以及算法。”陈浩文告诉智能相对论,其中芯片技术主要掌握在德州仪器、恩智浦、英飞凌这样的行业巨头手中,而考量毫米波雷达企业实力主要体现在天线、控制系统和算法这三项上。

以算法为例,“同样的目标识别,装备在奔驰、宝马这类高端车型上的毫米波雷达就能准确识别车侧方的花坛、隔离带等阻碍物,即使车辆靠得比较近,只要车是正常行驶,雷达都会保持缄默;但一些装备在国产车型上的毫米波雷达,由于算法上的差距,对于花坛、隔离带这样的阻碍物并不能很好的识别,但凡车靠得近一点,雷达警报就‘滴滴’的响起。”陈浩文表示,79GHz频段毫米波雷达芯片是今年一季度量产的,但只有少数企业能够迅速反应,将芯片转为可以实际应用的雷达产品。(但只有莫之比等少数企业能够迅速反应,在第二季度就将芯片转为可以实际应用的雷达产品)。

苏州毫米波CEO毕欣在今年的“中国无人驾驶产业峰会”上演讲时也表示,毫米波雷达的全天候特性一定是汽车安全领域必不可少的传感器,随着半导体工艺由锗硅工艺向CMOS工艺进化,毫米波雷达也将向120GHz、200GHz更高频段过渡和发展,届时毫米波雷达的探测距离和成像精度也会大大提高,甚至可以实现对行人等小目标的识别。对于毫米波雷达企业来说,技术的每一次升级都是一次抢占身位的机会。

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