#优质创作者#自动驾驶中的毫米波雷达原理、作用、优劣势 原创

发布于 2023-3-14 12:36
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自动驾驶的核心是环境感知和定位→决策规划→执行控制,其中感知系统作为自动驾驶的根基,通过摄像头、激光雷达、毫米波雷达、超声波雷达、传感器来实现视觉与微波的感知 ,达到对驾驶环境的识别与监测的效果,比如对路段上的 行人、车辆、天气条件等重要的信息进行获取和算法分析,除此以外,不仅能将道路上的障碍物、拐弯、坑洞、绕道情况等信息进行识别 ,还可以识别交通状况中常规的路线标志、 信号灯、限速、事故等,尤其是能通过路线规划来对堵车情况进行合理的规避,它最终可以替代驾驶员达到感知的效果。
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熟悉毫米波的小伙伴也许知道它的工作频段通常为30到300GHz 的电磁波, 1-10 毫米的波长范围,一种短波长电磁波,它的特点是波长短且频段宽,那么毫米波比较容易实现窄波束发射,而且抗干扰能力也较强。毫米波雷达通过天线把电磁波向指定的空域进行辐射,则电磁波照射到目标后会朝向每个方向去散射,雷达在接收到信号以后会向散射的目标回波信号,再通过信号处理的方法得到目标参数中的信息数据。
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在车辆上的毫米雷达测到目标在获得目标回波信息后,经过回波信号的预先处理,在搜集到目标运动特征与电磁散射特征,经过特征变换获取有可分性且能代表4类道路目标特性的多特征,将多特征进行融合后经过分类器对目标来识别与分类,进一步获取目标的分类识别的结果。下面展示一下基于车载毫米波雷达的目标分类识别技术总流程,帮助直观的了解。
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再将毫米波雷达的原理来具象化一些,它是通过毫米波段的电波测量距离与方向等信息的雷达传感器。在开车的过程向车辆的前方发射出毫米波段的电波,如果在你的前方有汽车,那么它可以接受反射回的回波。经过分析检测到的反射波频率差异等信息,其中分许得到的信息为:前方和对面有无车辆、你与前方和对面汽车之间的距离、方向、相对速度等。
既然原理也清楚了,那么小伙伴会好奇毫米波雷达的分类,按照它的发射电磁波功率的差异特点分为2类,其一是脉冲体制雷达,其二是连续波体制雷达。
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再来看看它的工作频率,关于连续波体制雷达,现在它在车辆上的工作频点通常分为 24GHz 和77GHz这两种 ,其中22GHz具有适用于中短距离的目标检测的特点,而77GHz具有适用于长距离探测的特点,它们的频点的差异是由于波长所引发,在体积功耗、角分辨、测速能力上更具有优势的是77GHz工作频点的毫米波雷达,那么77GHz 毫米波雷达在车辆上搭载更加广泛。
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最后再来谈谈它的优劣势,帮助大家在新能源车型之间进行选择
毫米波雷达的优势:可实现在夜间的工作,而且它的探测距离毕竟远,通常探测距离达到200米,跟红外与激光等对比之下,毫米波对烟、雾、灰尘的穿透能力比较强,除了大雨、暴雪等恶劣天气下,几乎可以实现全天候全天时,除此以外,它的抗干扰性也比较强,隐蔽性也强,不影响车美观。
毫米波雷达的劣势:精度较低,无法准确判断障碍物立体轮廓,尤其是小的障碍物,比如小的桩筒、砖头等物体,还有就是无法判断物体的颜色,它在大雨、大雾和暴雪等高潮湿环境下会出现衰减,相比微波,它的树丛穿透能力不强,通常要与摄像头搭配互补使用。
在毫米波集成电路和雷达系统技术的持续发展之下,毫米波雷达射频前端慢慢被集成并且芯片化,体积减小到厘米级,它的价格从万元减少到千元,让毫米波雷达车载运用成为可能。

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