• 司机未礼让行人被罚是一堂生动的普法课 2019-06-16
  • 房价还会跌吗?这几条黄金线索告诉你背后的事实 ——凤凰网房产西安 2019-06-16
  • 全世界人民都要顺应人类社会发展规律,不断扩大社会财富公有制的范围,不断缩小社会财富私有制的范围,以便最终消灭社会财富私有制,建立共产主义社会财富公有制。 2019-06-08
  • 江西发现湿唇兰带叶兰分布 2019-06-08
  • 女子一心求死拜托家人帮解脱 法情之间难抉择 2019-06-07
  • 安徽“最美罚单”被质疑执法不公 专家称合规 2019-06-07
  • 【华商侃车NO.193】网约车不再是你想开就能开的了 2019-06-02
  • 甜点大危机!吃糖导致皮肤老化,了解一下? 2019-06-02
  • 我之所以要“反来复去说客观事实及其规律”,是因为你根本就不懂得尊重客观事实及其规律,总是无视客观事实及其规律而胡言乱语,你造谣造出来的“1+1=2”就... 2019-06-02
  • 历史的沉渣再翻滚也掀不起大浪。 2019-06-02
  • 端午节假期间全国道路交通平稳有序 2019-06-01
  • 不可思议!日本八幡平现“龙眼”奇景 2019-06-01
  • 被逼的而已,再不去,蔡小姐要上天了。 2019-05-31
  • 新华社受权播发《中华人民共和国监察法》 2019-05-21
  • 足不出户就能赚钱?网络刷单涉嫌违法又容易被骗 2019-05-20
  •  

    好彩1生肖季节走势图彩生: 详解毫米波雷达的原理和优势

    2019-02-18 17:07:04 来源:网络
    标签:

    广东体育彩票11选五图 www.zrqb.net  

    随着自动驾驶的火热,激光雷达受到前所未有的追捧,因为其具有高精度、大信息量、不受可见光干扰的优势。但我们可以注意到,目前主流的自动驾驶方案并未完全抛弃毫米波雷达,这又是什么原因呢?

     

    一、引子

    首先要明确,这里要讲的雷达是发射电磁波的正经雷达,而不是发射机械波的倒车雷达。

     

    二战军迷和历史研究者大概对雷达技术的渊源了如指掌:第一台实用雷达就是用于探测试图半夜从空中越过英吉利海峡的德农——坐着飘在天上的金属壳的德农。之后雷达既在太平洋夜战中碾压过岛国训练有素的战列舰观察兵的光荣时刻,也有过在贝卡谷地被犹太人的反辐射导弹炸成渣渣的惨痛历史。

     

    雷达从战争机器转职交通行业的初期伴随着无数车主的血泪——雷达测速。而现在雷达成为了车主摆脱油门的助手——自适应巡航的主传感器,以及并线的?;ど?mdash;—盲点监测和并线辅助用传感器,还偶尔扮演避免追尾事故的最后一道防线——自动紧急制动用传感器。

     

    二、构造和原理

    目前车载雷达的频率主要分为24GHz频段和77GHz频段,其中77GHz频段代表着未来的趋势:这是国际电信联盟专门划分给车用雷达的频段。严格来说77GHz的雷达才属于毫米波雷达,但是实际上24GHz的雷达也被称为毫米波雷达。

     

    在工程实践中,雷达天线具体实现的方法有很多种。目前车载雷达中比较常见的是平面天线阵列雷达,因为相比其他实现方式,平面雷达没有旋转机械部件,从而能保证更小的体积和更低的成本。下面以目前常见的平板天线雷达为例,介绍车载雷达的构造和原理。

     

    先对车载雷达有个直观地认识:

     

     

    来看内部结构:

     

     

    其中这一片就是天线阵列,如下图所示:

     

     

    其中从上至下分别是10条发射天线TX1,然后是2条发射天线TX2,最后是4条接收天线RX1至RX4。

     

    两组发射天线分别负责探测近处和远处的目标,其覆盖范围如下图所示:

     

     

    这里因为近处的视角(FOV)比较大,大概有90度,所以需要更多天线,而远处的视角小,大概只有20度,所以两根天线就够了。

     

    雷达装在车上的样子如下图所示:

     

     

    雷达通过天线发射和接收电磁波,所发射的电磁波并非各向均匀的球面波,而是以具有指向性的波束的形式发出,且在各个方向上具有不同的强度,如下图所示:

     

    雷达主要测量目标的三个参数:位置、速度和方位角。下面简单说说这三个参数的测量原理。

     

    位置和速度

    这两个参数的测量原理在小学科普课本里就讲了:雷达波由发射天线发出、被目标反射后,由接收天线接收雷达回波。通过计算雷达波的飞行时间,乘以光速再除以2就可以得到雷达和目标之间的距离。

     

    而根据多普勒效应,通过计算返回接收天线的雷达波的频率变化就可以得到目标相对于雷达的运动速度,简单地说就是相对速度正比于频率变化量。当目标和自车接近时,回波的频率相比发射频率有所升高,反之则频率降低。

     

    实现位置和速度的测量的具体方法根据雷达采用的调制方式的不同而有所不同。雷达的调制简单来说就是为了实现雷达回波的识别和飞行时间的测量,需要在雷达发射的电磁波上加入标记和时间参考。在车载雷达中主要使用幅值调制和频率调制两种方式。

     

    方位角

    通过并列的接收天线收到同一目标反射的雷达波的相位差计算得到目标的方位角。原理如下图所示:

    其中方位角αAZ可以通过两个接收天线RX1和RX2之间的几何距离d以及两天线收到雷达回波的相位差b通过简单的三角函数计算得到。

     

    三、应用实例

    毫米波雷达最常见的三种用途是:

     

    ACC(自适应巡航)

     

    BSD&LCA(盲点监测和变道辅助)

     

    AEB(自动紧急制动,通常配合摄像头进行数据融合)

     

    作为已经量产多年的技术,我想就不用再介绍以上功能的具体内容了。让我们来说点更有趣的事:

     

    a) 雷达的数据处理流程

    实现ACC等功能的核心技术是目标识别与跟踪。在接收天线收到雷达回波并解调后,控制器对模拟信号进行数字采样并做相应的滤波。接下来用FFT手段将信号变换至频域。接下来寻找信号中特定的特征,例如频域的能量峰值。在这一步还不能得到我们需要的目标,获取的仅仅是雷达波的反射点的信息。

     

    并且,对于很多高性能雷达来说,此时获得的多个反射点可能来自一个物体,例如一辆货车可能形成5-10个反射点。所以首先还要将很可能属于同一物体的反射点匹配到同一个反射点集群中。接下来通过跟踪各个反射点集群,形成对物体的分布的猜测。

     

    在下一个测量循环中,例如通过卡曼滤波,基于上一次的物体分布,预测本测量循环中可能的物体分布,然后尝试将当前得到的反射点集群与预测结果进行匹配,例如通过比较物体的位置和速度等参数。当反射点集群与上一测量循环得到的物体信息匹配成功时,就得到了该物体的“轨迹”,同时该物体的可信度增加,反之则可信度下降。只有当一个物体的可信度超过一定门限时,该物体才会成为我们关心的目标而进入所谓的目标列表。

     

    b) 关于雷达的两个小问题

    雷达到底能不能探测到静止目标?

     

    很多早期的ACC系统不会对静止物体作出反应,也就是说,如果前方有静止物体,例如在进入探测范围之前就停在前方的车辆,ACC并不会将该车作为目标,不会发出减速请求。所以有人以为雷达无法探测静止物体,这其实是一个误解。

     

    通过之前的叙述,我们可以看到,雷达探测能力只和物体的雷达波反射特性有关,不涉及其任何运动特性,所以只要物体的雷达反射截面足够大,该物体不存在无法探测的问题。早期ACC不对静止物体作出反应主要是由于目标分类的缘故。由于早期的雷达的角分辨率较低,导致高度方向和横向的分辨率较低,无法很好的区分可以越过的物体,例如井盖,或者可以从下方穿过的物体,例如路牌。

     

    所以为了避免ACC误动作,比如在高速公路上由于路牌而制动,设计成不对从探测到开始就保持的静止物体进行反应,因为无法判断该物体是基础设施还是交通参与者。另一方面,即使是早期的ACC系统,由于雷达保存了该目标的历史信息,如果已经探测到的车辆从行驶中制动到停止,系统仍然能够将该物体划分为交通参与者,从而进行制动。

     

    相比激光雷达的优势?

    随着自动驾驶的火热,激光雷达受到前所未有的追捧,因为其具有高精度、大信息量、不受可见光干扰的优势。但我们可以注意到,目前主流的自动驾驶方案并未完全抛弃毫米波雷达,这又是什么原因呢?

     

    首先就是大家都知道的天气原因。激光的波长远小于毫米波雷达(nm vs mm),所以雾霾导致激光雷达失效并不是段子。同样的原因,毫米波雷达的探测距离可以轻松超过200米,而激光雷达目前的性能一般不超过150米,所以对于高速公路跟车这样的情景,毫米波雷达能够做的更好。

     

    其次,毫米波雷达便宜啊,作为成熟产品,毫米波雷达目前的价格大概在1.5千左右,而激光雷达的价格目前仍然是以万作为单位计算的。并且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处理数据,更高性能的处理器同时也意味着更高的价格。所以对于工程师而言,在简单场景中,毫米波雷达仍然是最优选择。

     
    关注与非网微信 ( ee-focus )
    限量版产业观察、行业动态、技术大餐每日推荐
    享受快时代的精品慢阅读
     

     

    继续阅读
    Sense Photonics 宣布完成 A 轮融资,有望推出一种全新的激光雷达解决方案

    据麦姆斯咨询报道,为自动驾驶汽车、工业机器人和其它不同功能性应用提供激光雷达(LiDAR)和3D传感器的创新开发商Sense Photonics,近日宣布完成2600万美元A轮融资。

    Innoviz 顺利完成C轮融资,,以满足自动驾驶传感市场需求

    Innoviz顺利完成C轮融资,同时成功引入两位计算机视觉行业的重量级专家,标志着公司取得新的重要里程碑。

    自动驾驶不是梦,美公司发明廉价激光雷达仅需500美元

    硅谷初创公司Luminar开发出售价低于500美元的新型激光雷达传感组件,如果被一家或多家汽车制造商采用,第一款面向消费者的高度自动化大众市场汽车有望在2022年开始销售。

    无线??榈奶煜咝阅苋绾斡呕??

    在无线通讯??榈氖导视τ弥?,常常因为体积限制而不得不使用板载形式的天线。如果天线没有处理好,会大幅影响通讯效果。本文将为大家详细讲解如何通过细节的优化,发挥出无线??榈淖罴研阅?。

    Quanergy 死磕 Velodyne 核心专利,LiDAR 专利战打响

    据麦姆斯咨询报道,激光雷达(LiDAR)传感器和智能传感解决方案领先供应商和创新者Quanergy Systems,近日宣布计划对美国专利审判和上诉委员会(PTAB)就其关于激光雷达领先供应商Velodyne美国专利US7969558有效性的裁决提出上诉。

    更多资讯
    百度专利解密:无人驾驶车辆之间竟是这样交流的

    近日,2019第三届世界智能大会刚刚结束。在大会上,生产的MUSE概念车成为大家关注的焦点。

    “上海速度” 令马斯克惊叹,特斯拉或在中国兴建更多工厂

    “这是我见过的建成速度最快的建筑,在未来它具备年产50万甚至100万辆电动车的潜力?!?

    特斯拉起火事件频频发生,马斯克将作何回答?

    美国当地时间2019年6月11日,特斯拉股东大会在山景城计算机历史博物馆召开。马斯克再一次在聚光灯下,被特斯拉股东和用户“拷问”。

    技术的演变,使车企成为主角引领变革

    技术的演变,使车企成为CES展上的主角,引领变革。

    Uber 发布第三代自动驾驶车辆,将在明年“公测”
    Uber 发布第三代自动驾驶车辆,将在明年“公测”

    马斯克在2020年底要实现100万辆自动驾驶车辆上路的目标在昨天的股东大会上又一次被提及,而Uber在昨天发布了最新的第三代自动驾驶车辆, 该车辆基于量产沃尔沃XC90打造,并将会在明年开始在公共道路上进行测试。

  • 司机未礼让行人被罚是一堂生动的普法课 2019-06-16
  • 房价还会跌吗?这几条黄金线索告诉你背后的事实 ——凤凰网房产西安 2019-06-16
  • 全世界人民都要顺应人类社会发展规律,不断扩大社会财富公有制的范围,不断缩小社会财富私有制的范围,以便最终消灭社会财富私有制,建立共产主义社会财富公有制。 2019-06-08
  • 江西发现湿唇兰带叶兰分布 2019-06-08
  • 女子一心求死拜托家人帮解脱 法情之间难抉择 2019-06-07
  • 安徽“最美罚单”被质疑执法不公 专家称合规 2019-06-07
  • 【华商侃车NO.193】网约车不再是你想开就能开的了 2019-06-02
  • 甜点大危机!吃糖导致皮肤老化,了解一下? 2019-06-02
  • 我之所以要“反来复去说客观事实及其规律”,是因为你根本就不懂得尊重客观事实及其规律,总是无视客观事实及其规律而胡言乱语,你造谣造出来的“1+1=2”就... 2019-06-02
  • 历史的沉渣再翻滚也掀不起大浪。 2019-06-02
  • 端午节假期间全国道路交通平稳有序 2019-06-01
  • 不可思议!日本八幡平现“龙眼”奇景 2019-06-01
  • 被逼的而已,再不去,蔡小姐要上天了。 2019-05-31
  • 新华社受权播发《中华人民共和国监察法》 2019-05-21
  • 足不出户就能赚钱?网络刷单涉嫌违法又容易被骗 2019-05-20