自20世纪90年代至21世纪初,在军事运输、智能交通和汽车电子巨大市场潜力的驱动下,具备车载超声波雷达、车载毫米波雷达和车载激光雷达的自动驾驶技术日趋成熟并开始产业化,车载雷达的概念已逐渐被人们接收并使用。
车载雷达
安装于车辆上,通过发射电磁波或超声波并探测回波的方式,探测车辆周围的车辆、障碍物、道路边沿等道路环境要素的方向、距离、速度信息的装置。
- 英文名称
- in-vehicle radar
- 所属学科
- 交通运输工程 智能交通
根据所使用波长、相干性和波的特性的不同,常见的车载雷达有毫米波雷达、激光雷达与超声波雷达3种。其中,超声波雷达属于机械波传感装置,主要用于车辆泊车等低速环境下的近距离障碍物探测,通常用于倒车雷达,现已得到了较为成熟的应用。毫米波雷达与激光雷达属于电磁波传感装置,由于其探测距离远、测量精度高等特性已经成为车辆实现辅助驾驶与自动驾驶功能的关键传感器。
3种雷达的测距原理类似,测量距离=传播速度×传播时间÷2。不同的是,车载毫米波雷达采用波长介于1~10毫米的电磁波;车载激光雷达采用波长介于光波频段的相干电磁波;而超声波雷达是采用机械波(即声波),并且其波速还受气温的影响。常见的车载超声波雷达有两种:第一种是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,这种雷达业内称为UPA;第二种是安装在汽车侧面的,用于测量侧方障碍物距离的超声波雷达,业内称为APA,可应用于泊车库位检测和高速横向辅助。车载毫米波雷达的频率主要分为24吉赫频段和77吉赫频段,其中24吉赫雷达系统主要实现近距离探测,业内称为SRR;而77吉赫系统主要实现远距离的探测,业内称为LRR。车载激光雷达按照激光线束分为1线、4线、8线、16线、32线或64线等,多个激光线束在竖直方向沿不同角度发出,经水平方向扫描实现对目标区域三维轮廓探测。美国威力登(Velodyne)公司推出了128线激光雷达,是一种分辨率最高、探测距离最远、视场角最宽广的激光探测与测距(LiDAR)传感器。除机械式扫描方式车载雷达外,激光扫描方式车载雷达还有微机电系统(micro-electro-mechanical system;MEMS)、瞬动(Flash)、相控阵等固态技术方式。
尽管车载雷达功能各异、优劣明显,但广泛应用的自适应巡航、自主泊车等辅助驾驶功能都用到了车载超声波雷达和毫米波雷达等相结合的方式增加安全性。在今后车辆自动驾驶乃至无人驾驶技术的应用过程中,融合各种车载雷达,甚至是车载视觉传感器的深度融合技术将会是重要的发展方向。