《電子技術(shù)應(yīng)用》
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激光雷達(dá)技術(shù)又有新花樣

2018-08-02

  汽車駕駛被劃分為五個(gè)階段,而ADAS的普及又是未來無人駕駛的先行條件。在目前ADAS的應(yīng)用普及階段,多種傳感器融合是未來的趨勢(shì)。其中包括超聲波雷達(dá)、攝像頭、紅外線、激光雷達(dá)、毫米波雷達(dá)等,毫米波雷達(dá)將率先成為ADAS系統(tǒng)主力傳感器。其中,雷達(dá)被視為自動(dòng)駕駛汽車的關(guān)鍵技術(shù),正為汽車傳感器行業(yè)的黃金時(shí)代做足準(zhǔn)備。雷達(dá)傳感器技術(shù)將如何塑造未來汽車?

  如今,現(xiàn)在的雷達(dá)技術(shù)很火爆,在這領(lǐng)域里的公司也是層出不窮,其產(chǎn)品應(yīng)用最看好的是無人駕駛方向,還有在智能碼頭、高精度地圖等領(lǐng)域的應(yīng)用?,F(xiàn)如今的雷達(dá)產(chǎn)品也是五花八門,在尺寸設(shè)計(jì)上國(guó)內(nèi)國(guó)外都做得越來越小,外觀也越來越漂亮。目前,雷達(dá)技術(shù)普遍采用的是TOF(Time of Flight)技術(shù)。其原理也是很簡(jiǎn)單,通過給目標(biāo)連續(xù)發(fā)送光脈沖,然后用傳感器接收從物體返回的光,通過探測(cè)這些發(fā)射和接收光脈沖的飛行(往返)時(shí)間來得到目標(biāo)物距離。在2018青城山中國(guó)IC生態(tài)高峰論壇上,來自杭州愛萊達(dá)科技公司的潘衛(wèi)清介紹了他們?cè)诩す饫走_(dá)方面的造詣。

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  對(duì)于TOF技術(shù),潘衛(wèi)清也指出了其中存在的問題。他講到在無人駕駛領(lǐng)域,這項(xiàng)技術(shù)的問題一是在抗干擾方面,現(xiàn)在的激光雷達(dá)采用的是直接探測(cè),對(duì)所有進(jìn)入探測(cè)器的光都響應(yīng),然而如果這個(gè)雷達(dá)在工作的時(shí)候面向陽光,那么它就容易受陽光影響,雷達(dá)跟人的眼睛是一樣的,光線強(qiáng)度過高的話它就看不到目標(biāo)了,這個(gè)就會(huì)帶來一個(gè)安全隱患;另一個(gè)是在數(shù)量上,激光雷達(dá)基本上都是單輛車或者少數(shù)幾輛車在應(yīng)用,如果以后真正用到商用普及的話,那么路上大部分的汽車都會(huì)用到這樣的雷達(dá),這樣就沒法識(shí)別是附近的車打來的脈沖還是自己發(fā)出來的信號(hào)回波,導(dǎo)致干擾的問題;在探測(cè)距離上也有隱患,如今的雷達(dá)考慮到人眼能夠安全顯示,發(fā)射的光率是受人眼限制的,不能太高。如此一來,雷達(dá)的探測(cè)距離想做到150米到200米就很困難了;此外,雷達(dá)是要做成固態(tài)的,那么最期待的方案則是OPA(相控陣),這個(gè)方案對(duì)雷達(dá)和主機(jī)也有要求,對(duì)掃描的出光孔徑尺寸要求要小,也就意味著帶到這個(gè)雷達(dá)里它會(huì)帶入一定的損耗,進(jìn)一步縮短TOF雷達(dá)的探測(cè)距離。

  基于這些因素,愛萊達(dá)科技公司推陳出新,研發(fā)處了一款叫FMCW雷達(dá)技術(shù)。它的信號(hào)是連續(xù)的,頻率是線性的而且調(diào)頻在同一頻率上,意味著發(fā)射頻率和接收頻率存在差異,通過光學(xué)混頻探測(cè)探測(cè)到它兩個(gè)波的差值,就可以通過頻率轉(zhuǎn)換就測(cè)算出距離。通過這一原理使得雷達(dá)功率比較遠(yuǎn),在發(fā)射功率是50到200毫瓦下的探測(cè)距離就可以超過1公里,而且完全可以直視太陽光工作,不受任何光的干擾。還有個(gè)好處就是可以同時(shí)精確獲得速度,它對(duì)速度的測(cè)量精度可達(dá)到0.1米/秒。它關(guān)鍵技術(shù)是光的調(diào)頻技術(shù),相干接收,信號(hào)解析,是比較先進(jìn)的相干激光雷達(dá)。

  相比TOF技術(shù),F(xiàn)MCW抗干擾能力強(qiáng);潘衛(wèi)清介紹道:“它的有效探索靈敏度非常高,直接有效探測(cè)能夠精確測(cè)試只需要10個(gè)光子。工作距離的要求已經(jīng)遠(yuǎn)超過車企的要求。此外,我們采取1550波段發(fā)射功率更高,檢測(cè)速度信息,與固態(tài)掃描完全兼容。此雷達(dá)還可以跟毫米波做芯片級(jí)的融合,雷達(dá)工作機(jī)制和毫米波的工作機(jī)制非常相似,在很多的模塊可以共用,包括信號(hào)調(diào)制模塊和處理模塊;而且這項(xiàng)技術(shù)有著非常好的光通性?!?/p>

  汽車行業(yè)正在經(jīng)歷一波新的高科技應(yīng)用浪潮,而雷達(dá)具有著令人印象深刻的技術(shù)路線圖,可以實(shí)現(xiàn)較大幅度的分辨率提升,以及傳感器的小型化和低成本。對(duì)于智能駕駛的發(fā)展有著舉足輕重的意義。在不久的將來也許會(huì)真的感受到雷達(dá)技術(shù)在ADAS上的出色表現(xiàn),沒準(zhǔn)你會(huì)因?yàn)樗鴲鄄会屖帜亍?/p>


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