什么是激光雷達

　　激光雷達，是以發射激光束探測目標的位置、速度等特征量的雷達系統。其工作原理是向目標發射探測信號（激光束），然后將接收到的從目標反射回來的信號（目標回波）與發射信號進行比較，作適當處理后，就可獲得目標的有關信息，如目標距離、方位、高度、速度、姿態、甚至形狀等參數，從而對飛機、導彈等目標進行探測、跟蹤和識別。它由激光發射機、光學接收機、轉臺和信息處理系統等組成，激光器將電脈沖變成光脈沖發射出去，光接收機再把從目標反射回來的光脈沖還原成電脈沖，送到顯示器。

　　激光雷達構成原理

　　LIDAR是一種集激光，全球定位系統（GPS）和慣性導航系統（INS）三種技術與一身的系統，用于獲得數據并生成精確的DEM。這三種技術的結合，可以高度準確地定位激光束打在物體上的光斑。它又分為目前日臻成熟的用于獲得地面數字高程模型（DEM）的地形LIDAR系統和已經成熟應用的用于獲得水下DEM的水文LIDAR系統，這兩種系統的共同特點都是利用激光進行探測和測量，這也正是LIDAR一詞的英文原譯，即：LIght Detection And Ranging - LIDAR。

　　激光本身具有非常精確的測距能力，其測距精度可達幾個厘米，而LIDAR系統的精確度除了激光本身因素，還取決于激光、GPS及慣性測量單元（IMU）三者同步等內在因素。隨著商用GPS及IMU的發展，通過LIDAR從移動平臺上（如在飛機上）獲得高精度的數據已經成為可能并被廣泛應用。

　　LIDAR系統包括一個單束窄帶激光器和一個接收系統。激光器產生并發射一束光脈沖，打在物體上并反射回來，最終被接收器所接收。接收器準確地測量光脈沖從發射到被反射回的傳播時間。因為光脈沖以光速傳播，所以接收器總會在下一個脈沖發出之前收到前一個被反射回的脈沖。鑒于光速是已知的，傳播時間即可被轉換為對距離的測量。結合激光器的高度，激光掃描角度，從GPS得到的激光器的位置和從INS得到的激光發射方向，就可以準確地計算出每一個地面光斑的坐標X，Y，Z。激光束發射的頻率可以從每秒幾個脈沖到每秒幾萬個脈沖。舉例而言，一個頻率為每秒一萬次脈沖的系統，接收器將會在一分鐘內記錄六十萬個點。一般而言，LIDAR系統的地面光斑間距在2-4m不等。

　　激光雷達的工作原理與雷達非常相近，以激光作為信號源，由激光器發射出的脈沖激光，打到地面的樹木、道路、橋梁和建筑物上，引起散射，一部分光波會反射到激光雷達的接收器上，根據激光測距原理計算，就得到從激光雷達到目標點的距離，脈沖激光不斷地掃描目標物，就可以得到目標物上全部目標點的數據，用此數據進行成像處理后，就可得到精確的三維立體圖像。

　　激光雷達最基本的工作原理與無線電雷達沒有區別，即由雷達發射系統發送一個信號，經目標反射后被接收系統收集，通過測量反射光的運行時間而確定目標的距離。至于目標的徑向速度，可以由反射光的多普勒頻移來確定，也可以測量兩個或多個距離，并計算其變化率而求得速度，這是、也是直接探測型雷達的基本工作原理。

　　激光雷達特點

　　精度高，穩定性強。

　　但是激光雷達通過發射光束進行探測因此探測范圍窄，光束受遮擋后就無法正常使用，因此在雨雪霧霾天，沙塵暴等惡劣天氣不能開啟，受環境影響大。并且沒有穿透能力，探頭必須完全外露才能達到探測效果，對于安裝車輛來說影響車輛外形美觀。因此，激光雷達防撞器在使用過程中局限性較大。

　　什么是毫米波雷達

　　首先我們要明白啥是毫米波，毫米波實質上就是電磁波。毫米波的頻段比較特殊，其頻率高于無線電，低于可見光和紅外線，頻率大致范圍是10GHz—200GHz。這是一個非常適合車載領域的頻段。目前，比較常見的車載領域的毫米波雷達頻段有三類。

　　1、24—24.25GHz這，目前大量應用于汽車的盲點監測、變道輔助。雷達安裝在車輛的后保險杠內，用于監測車輛后方兩側的車道是否有車、可否進行變道。這個頻段也有其缺點，首先是頻率比較低，另外就是帶寬（Bandwidth）比較窄，只有250MHz。

　　2、77GHz，這個頻段的頻率比較高，國際上允許的帶寬高達800MHz。據介紹，這個頻段的雷達性能要好于24GHz的雷達，所以主要用來裝配在車輛的前保險杠上，探測與前車的距離以及前車的速度，實現的主要是緊急制動、自動跟車等主動安全領域的功能。

　　3、79GHz—81GHz，這個頻段最大的特點就是其帶寬非常寬，要比77GHz的高出3倍以上，這也使其具備非常高的分辨率，可以達到5cm。

　　原理：振蕩器會產生一個頻率隨時間逐漸增加的信號，這個信號遇到障礙物之后，會反彈回來，其時延是2倍距離/光速。返回來的波形和發出的波形之間有個頻率差，這個頻率差和時延是呈線性關系的：物體越遠，返回的波收到的時間就越晚，那么它跟入射波的頻率差值就越大。

　　將這兩個頻率做一個減法，就可以得到二者頻率的差頻（差拍頻率），通過判斷差拍頻率的高低就可以判斷障礙物的距離。

　　根據國內產業機構調查，國內2014年汽車毫米波雷達銷量約為120萬顆，2015年約為180萬顆。主要應用為盲點檢測和后方車輛提醒的中短距雷達（24Ghz），每車需要兩顆。

　　毫米波雷達特點

　　精準度高，抗干擾能力強 探測距離遠 ，呈廣角探測 ，探測范圍廣，作用時速可達到120碼以上，全天候工作，雨雪霧霾沙塵暴等惡劣天氣，均能開啟正常使用。穿透能力強，安裝也可以完全隱蔽，不影響車輛整體外觀。因此毫米波雷達技術更適用于汽車防撞領域。

　　激光雷達和毫米波雷達區別

　　簡單來說激光雷達主要是通過發射激光束來探測周遭環境，車載激光雷達普遍采用多個激光發射器和接收器，建立三維點云圖，從而達到實時環境感知的目的。

　　激光雷達的優勢在于其探測范圍更廣，探測精度更高。但是，激光雷達的缺點也很明顯：在雨雪霧等極端天氣下性能較差;采集的數據量過大;十分昂貴。

　　技術上來講，目前傳統激光雷達技術已經很成熟，而固態激光雷達和混合固態激光雷達尚處于起步階段，因此各企業當前在自動駕駛汽車使用的激光雷達，多以機械式激光雷達為主。

　　而從整個激光雷達行業來看，高精度車載激光雷達產品生產商主要集中在國外，如美國的Velodyne、Quanegy，德國的IBEO，國內近幾年也開始出現一些專注于車載激光雷達的企業，以及一些從其他領域轉行而來的激光雷達企業，因看中自動駕駛汽車廣闊發展前景，紛紛投身車載激光雷達產品的研發，目前來看成果顯著。

　　所謂的毫米波雷達，就是指工作頻段在毫米波頻段的雷達，測距原理跟一般雷達一樣，也就是把無線電波（雷達波）發出去，然后接收回波，根據收發之間的時間差測得目標的位置數據。毫米波雷達就是這個無線電波的頻率是毫米波頻段。

　　毫米波雷達從上世紀起就已在高檔汽車中使用，技術相對成熟。毫米波的波長介于厘米波和光波之間，因此毫米波兼有微波制導和光電制導的優點，且其引導頭具有體積小、質量輕和空間分辨率高的特點。此外，毫米波導引頭穿透霧、煙、灰塵的能力強，相比于激光雷達是一大優勢。

　　毫米波雷達的缺點也十分直觀，探測距離受到頻段損耗的直接制約（想要探測的遠，就必須使用高頻段雷達），也無法感知行人，并且對周邊所有障礙物無法進行精準的建模。

總結

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