【無人駕駛技術(shù)入門（七）| 量產(chǎn)必備的毫米波雷達(dá)】

單一傳感器有其局限性，比如:

• 激光雷達(dá)測量位置更準(zhǔn)，但無法測量速度；
• 毫米波雷達(dá)測量速度準(zhǔn)確，但在位置測量的精度上低于激光雷達(dá)。

根據(jù)公式：光速 = 波長 * 頻率，頻率更高的毫米波雷達(dá)，其波長越短。波長越短，意味著分辨率越高；而分辨率越高，意味著在距離、速度、角度上的測量精度更高。因此79GHz的毫米波雷達(dá)必然是未來的發(fā)展趨勢。

毫米波雷達(dá)相比于激光有更強(qiáng)的穿透性，能夠輕松地穿透保險(xiǎn)杠上的塑料，因此常被安裝在汽車的保險(xiǎn)杠內(nèi)。這也是為什么很多具備ACC（自適應(yīng)巡航）的車上明明有毫米波雷達(dá)，卻很難從外觀上發(fā)現(xiàn)它們的原因。

應(yīng)用在自動(dòng)駕駛領(lǐng)域的毫米波雷達(dá)主要有3個(gè)頻段，分別是24GHz，77GHz和79GHz。不同頻段的毫米波雷達(dá)有著不同的性能和成本。

由于毫米波的測速原理是基于多普勒效應(yīng)，因此與激光的笛卡爾（XYZ）坐標(biāo)系不同，毫米波雷達(dá)的原始數(shù)據(jù)是基于距離+角度的極坐標(biāo)系。當(dāng)然，兩種坐標(biāo)系可以根據(jù)三角函數(shù)相互轉(zhuǎn)換。

毫米波雷達(dá)發(fā)射的電磁會(huì)穿透自車的前保險(xiǎn)杠和目標(biāo)汽車的后保險(xiǎn)杠，但是無法穿透目標(biāo)汽車底盤的金屬，因此在遇到金屬這類毫米波雷達(dá)無法穿透的物體時(shí)，電磁波就會(huì)返回。

障礙物與自車的徑向相對(duì)速度。由于多普勒效應(yīng)的原理，雷達(dá)的測量中只能提供極坐標(biāo)系下的徑向速度，切向速度的測量置信度很低，因此雷達(dá)并不會(huì)提供障礙物的切向速度。(徑向速度方向指的是自車毫米波和目標(biāo)車輛的連線方向吧)

毫米波雷達(dá)的數(shù)據(jù)只能提供距離和角度信息，不能像激光雷達(dá)那樣提供高度信息。沒有高度信息的障礙物點(diǎn)會(huì)給技術(shù)開發(fā)帶來很多挑戰(zhàn)。

毫米波看生物體效果很差。 有人提到3D毫米波雷達(dá)，那個(gè)東西為了保證數(shù)據(jù)連續(xù)得上相控陣，成本直線上漲。

實(shí)際開發(fā)的過程中，在自動(dòng)駕駛領(lǐng)域應(yīng)用毫米波雷達(dá)有一下三點(diǎn)挑戰(zhàn)：

• 挑戰(zhàn)1：數(shù)據(jù)穩(wěn)定性差
  很明顯…看到這樣（亂且不穩(wěn)定）的數(shù)據(jù)，工程師也表示很絕望。數(shù)據(jù)的不穩(wěn)定性對(duì)后續(xù)的軟件算法提出了較高的要求。
• 挑戰(zhàn)2：對(duì)金屬敏感
  由于毫米波雷達(dá)發(fā)出的電磁波對(duì)金屬極為敏感，在實(shí)際測試過程中會(huì)發(fā)現(xiàn)近處路面上突然出現(xiàn)的釘子、遠(yuǎn)距離外的金屬廣告牌都會(huì)被認(rèn)為是障礙物。一旦車輛高速行駛，被這些突然跳出的障礙物干擾時(shí)，會(huì)導(dǎo)致剎車不斷，導(dǎo)致汽車的舒適性下降。
• 挑戰(zhàn)3：高度信息缺失
  毫米波雷達(dá)的數(shù)據(jù)只能提供距離和角度信息，不能像激光雷達(dá)那樣提供高度信息。沒有高度信息的障礙物點(diǎn)會(huì)給技術(shù)開發(fā)帶來很多挑戰(zhàn)。

問答：

1.請(qǐng)問毫米波雷達(dá)不能測高度信息這個(gè)我不理解，為什么沒有高度信息呢，是因?yàn)辄c(diǎn)云數(shù)量少嗎？

答:大部分毫米波雷達(dá)內(nèi)部的接受信號(hào)單元布置類似一條直線，可以將其理解為一線激光雷達(dá)。最新發(fā)布一些毫米波雷達(dá)的是以陣列布置，可以測量高度。

2.汽車也是在運(yùn)動(dòng)的，或者說，公路護(hù)欄相對(duì)汽車參考系也是在運(yùn)動(dòng)的。那么，雷達(dá)如何區(qū)分相對(duì)大地參考系靜止的護(hù)欄和相對(duì)大地參考系運(yùn)動(dòng)的其它車輛呢？

答:讀汽車VCU中的車速信息，做前行方向速度分量的差值，比較接近0即認(rèn)為靜止。

3.昨天專門去測了下delphi的毫米波雷達(dá)，為什么行人能夠識(shí)別出來啊？沒有拿角反。

答:探測行人不是根據(jù)行人身體上的金屬物體來探測的，任何物體對(duì)電磁波的反射吸收程度不一樣，雷達(dá)根據(jù)物體反射波的強(qiáng)度rcs值進(jìn)行估算，一般行人的rcs值是1，汽車是10，雷達(dá)最大的缺陷就在于目標(biāo)的模式識(shí)別，無法判斷反射目標(biāo)到底是何物，而這方面攝像頭是強(qiáng)項(xiàng)所以目前的自動(dòng)駕駛都在搞fusion，行人探測這塊，在最終的決策層，一般以攝像頭的數(shù)據(jù)為準(zhǔn)，這也是前段時(shí)間uber自動(dòng)駕駛車撞死行人的原因。

4.毫米波雷達(dá)這數(shù)據(jù)感覺太亂了啊，做后處理的工程師看到要哭的。

答:做個(gè)目標(biāo)跟蹤就可以排除大部分雜點(diǎn)了。之后在跟蹤的數(shù)據(jù)上做文章。

5.請(qǐng)問大佬，毫米波對(duì)靜態(tài)物體識(shí)別效果是不是特別差啊？

答：誤檢多，滿屏的誤檢。

6.ACC自適應(yīng)巡航能力如何？

現(xiàn)在很多車都開始普及L2級(jí)自動(dòng)駕駛了，其實(shí)就是ACC（帶自動(dòng)跟車及碰撞避免）+車道保持，但是還是有很多問題：
第一，受天氣影響很大，雨霧天氣很容易誤判，夜晚能不能正常使用都要打問號(hào)；
第二，國內(nèi)很多地方標(biāo)識(shí)標(biāo)線不清晰，高速上還好點(diǎn)，城市里的標(biāo)線……

所以這個(gè)只是一個(gè)輔助功能，還是要小心駕駛才好。

目前廣泛裝備的前視毫米波雷達(dá)+攝像頭的解決方案，雷達(dá)實(shí)際上是不太管固定障礙物的。因?yàn)榈孛娓浇瓷涮s亂，一般都通過多普勒效應(yīng)濾除了固定物體的反射波之后才進(jìn)行目標(biāo)識(shí)別。這種方式對(duì)移動(dòng)的車輛測量比較準(zhǔn)確，但對(duì)于固定物體，主要還是靠攝像機(jī)識(shí)別的。

需要注意的是，對(duì)于多普勒雷達(dá)來說，橫穿馬路的物體屬于固定物體……所以目前階段的自適應(yīng)巡航，雖然車子可以在車道內(nèi)自己開，但是還是要求駕駛員時(shí)刻關(guān)注行駛狀態(tài)的，理論上只是腳輕松了一點(diǎn)。

總結(jié)

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