毫米波雷達(dá)如何推動(dòng)低速無人駕駛量產(chǎn)?

時(shí)間:2021-02-02

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導(dǎo)語:智能化的發(fā)展,一定會(huì)推動(dòng)智能的技術(shù)集成到車?yán)锶ィ屲嚤旧砟軌虿皇芟抻趫?chǎng)景,無論在什么地方、什么停車場(chǎng)都可以使用自主泊車的技術(shù)。

 影響毫米波雷達(dá)系統(tǒng)性能的因素

第 1 個(gè)是 目標(biāo)的特征,幾何尺寸、形狀、材質(zhì)、表面粗糙度,甚至入射的角度等等,會(huì)很大程度影響雷達(dá)能不能成功檢測(cè)到目標(biāo)。

第 2 個(gè)是 傳播 ,當(dāng)電磁波在空氣中傳播,會(huì)發(fā)生很多現(xiàn)象,比如反射、散射、漫反射、折射等。在復(fù)雜的場(chǎng)景中,還會(huì)發(fā)生多次反射。這些現(xiàn)象,會(huì)讓毫米波雷達(dá)系統(tǒng)檢測(cè)變得非常復(fù)雜。

第 3 個(gè)是 天氣 ,毫米波雷達(dá)受天氣影響小。如果是下小雨或者小雪,基本上現(xiàn)在的毫米波雷達(dá)都能保證正常工作。

但是如果下傾盆大雨或者下大雪的情況,它的性能也會(huì)有一些下降;如果雪覆蓋了雷達(dá)表面的話,需要毫米波雷達(dá)自檢為「雷達(dá)失效」。

第 4 個(gè),也是最重要的一點(diǎn),是 雷達(dá)系統(tǒng)本身的硬件。它使用頻率、帶寬、編碼、極化,它的發(fā)射、接收的系統(tǒng)決定了雷達(dá)性能。

優(yōu)秀的雷達(dá)系統(tǒng)要對(duì)每個(gè)模塊進(jìn)行系統(tǒng)性地優(yōu)化,而不僅僅是讓芯片放到電路里,工作起來就好了。

在射頻電路里,有很多參數(shù)需要優(yōu)化,從方案到硬件系統(tǒng)都要相應(yīng)匹配起來,才可以讓系統(tǒng)發(fā)揮極致的性能。

在國(guó)際 Tier 1 中,在這方面已經(jīng)積累了十幾到二十年的經(jīng)驗(yàn),國(guó)內(nèi)的一些初創(chuàng)公司則是剛剛開始積累的經(jīng)驗(yàn),工程和量產(chǎn)的經(jīng)驗(yàn)少之又少,還需要走很長(zhǎng)的路。

傳感器方案隨著自動(dòng)駕駛系統(tǒng)從 L0 到 L4/5,逐漸從 2 個(gè)角雷達(dá)加 1 個(gè)前雷達(dá),變成 3R1V 方案,升級(jí)成 5R1V 方案。

然后,有視覺和毫米波雷達(dá)的融合,以及加上激光雷達(dá),整個(gè)傳感器方案變得越來越復(fù)雜,數(shù)量也越來越多,需要融合的信息也越來越多,需要更強(qiáng)大的處理器去處理這么多的數(shù)據(jù)。

毫米波雷達(dá)在低速場(chǎng)景的應(yīng)用

低速場(chǎng)景的系統(tǒng)首先值得一提的是環(huán)視系統(tǒng),1 個(gè)控制器加 4 個(gè)環(huán)視攝像頭,經(jīng)過圖像的畸變校正和拼接形成一幅完整的環(huán)視圖片,可以顯示到車機(jī)屏幕上,可以加上車輔線,同時(shí)還能額外提供 LDW/BSD 等功能,進(jìn)一步可以對(duì)圖片進(jìn)行檢測(cè),實(shí)現(xiàn) MOD/PD 等功能。

更高級(jí)的系統(tǒng)低速場(chǎng)景的系統(tǒng)便是自動(dòng)泊車 APA 系統(tǒng) 

APA 系統(tǒng)有純超聲波系統(tǒng)或融合系統(tǒng),融合系統(tǒng)就是使用視覺和超聲波的融合,重要的是可以對(duì)車輛進(jìn)行橫向、縱向的控制。

當(dāng)車停到車位附近時(shí),按一下泊車啟動(dòng)的按鈕,車就可以自動(dòng)泊入車位。APA 在國(guó)外前幾年就已經(jīng)慢慢流行起來,在中國(guó),我預(yù)測(cè)今年和明年會(huì)慢慢被消費(fèi)者接受,裝配率會(huì)有顯著提升。

再升級(jí)的系統(tǒng)便是 HPP(Home Zone Parking Pilot) 

HPP 是讓車在一段固定的距離和路線上,通過一些學(xué)習(xí),把地圖建好之后,自動(dòng)完成最后幾百米的低速駕駛,然后完成自動(dòng)泊車。

因?yàn)閳?chǎng)景受限,距離受限,所以我們把它定級(jí)為 Level 3 的系統(tǒng)。

低速無人駕駛系統(tǒng)是 自主泊車系統(tǒng) AVP

這個(gè)系統(tǒng),就把 HPP 的功能再拓展到比如說一公里以內(nèi)。AVP 可以被使用在不同種類的停車場(chǎng)。它可以解決掉的痛點(diǎn)是找車位、泊車、找車等所有和泊車相關(guān)的痛點(diǎn)。

2017 年,博世和戴姆勒在斯圖加特展出 AVP 系統(tǒng),這個(gè)方案有第 1 代、第 2 代、第 3 代的概念。

當(dāng)時(shí)展出的是第 1 代方案,更多是把智能的系統(tǒng)放到了場(chǎng)端,也就是停車場(chǎng)里裝很多攝像頭,然后有整排的激光雷達(dá)來定位運(yùn)動(dòng)的車輛的具體位置,通過場(chǎng)端的視覺技術(shù)檢測(cè)到這個(gè)車的位置,完成路徑規(guī)劃并發(fā)指令給車端進(jìn)行控制。

從落地的角度看,場(chǎng)端的技術(shù)相對(duì)比較難落地,因?yàn)樾枰腥藶橥\噲?chǎng)的改造買單。

而且智能化的發(fā)展,一定是催生智能的技術(shù)放到車?yán)锩嫒ィ屲嚤旧砟軌虿皇芟抻趫?chǎng)景,無論在什么地方、什么停車場(chǎng)都可以使用自主泊車的技術(shù)。

縱目科技的 AVP 系統(tǒng) 

與博世-戴姆勒的方案相反,縱目科技 2017 年在北京的發(fā)布會(huì)上,展出了 AVP 系統(tǒng),通過視覺和一個(gè)非常智能的控制器,把 AVP 系統(tǒng)功能實(shí)現(xiàn)了。

這幾年縱目科技在創(chuàng)新和工程化上做出了巨大的進(jìn)步,把這個(gè)系統(tǒng)量產(chǎn)落地。

在這個(gè)系統(tǒng)架構(gòu)里面,我們使用了 4 個(gè)環(huán)視攝像頭,12 個(gè)長(zhǎng)距超聲波傳感器,4 個(gè) 4D 毫米波雷達(dá),IMU,GPS,還有一些車輛信息。

我們沒有用激光雷達(dá),雖然用上了系統(tǒng)的性能一定可以提升到更好,但這樣的方案就很難量產(chǎn)落地。

在汽車界,一定是要用低成本、成熟的傳感器去做最強(qiáng)的性能,要做到性價(jià)比最高。挑戰(zhàn)就在于如何使用這三類傳感器 (攝像頭、超聲波、毫米波)去實(shí)現(xiàn)滿足性能和安全要求的 AVP 系統(tǒng)。

為什么毫米波雷達(dá)在低速自動(dòng)駕駛里非常重要?

為了實(shí)現(xiàn)安全的低速自動(dòng)駕駛,我們需要通過傳感器實(shí)現(xiàn) 360°的環(huán)境感知,尤其是在近距離,比如說距離車身幾十公分的范圍,然后傳感器還需要對(duì)低速環(huán)境下常見的一些障礙物進(jìn)行檢測(cè)。

獲取障礙物的輪廓和高度信息非常重要,這些信息決定了車輛是不是可以開過去,還是必須停下來,或者障礙物非常大,車輛需要繞行。

在低速場(chǎng)景下,更重要的還有自由空間的檢測(cè),毫米波雷達(dá)在低速場(chǎng)景中進(jìn)行定位時(shí)也可以發(fā)揮很好的作用。

更重要的是,可以實(shí)現(xiàn)毫米波雷達(dá)和視覺融合定位,可以讓 AVP 的定位系統(tǒng)不受天氣,室內(nèi)室外,不同光照條件的影響。

縱目科技的 4D 毫米波雷達(dá),目前經(jīng)過了大量的低速場(chǎng)景和高速場(chǎng)景測(cè)試,可以同時(shí)用作高速 ADAS 功能以及提供低速 AVP 需要的感知和定位信息。


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