激光雷達Lidar與毫米波雷達Radar：自動駕駛的利弊

Lidar vs
Radar: pros and cons for autonomous driving

新型無人駕駛汽車的數(shù)量在緩慢增加，各種掃描設(shè)備使汽車生產(chǎn)商能夠制造出更獨立、更智能、更安全的自動駕駛汽車。在本文中，我們將定義激光雷達或雷達遙感是一個更好的設(shè)備。

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What is LIDAR?

How does LiDAR remote sensing work?
Where is LIDAR used?
LIDAR vulnerability

What is RADAR?

How does RADAR work?
How is RADAR used?
RADAR vulnerability

Comparison of RADAR vs LIDAR

Advantages of LIDAR over RADAR
Advantages of RADAR over LIDAR

快速導(dǎo)航

什么是激光雷達？

激光雷達遙感是如何工作的？

激光雷達在哪里使用？

激光雷達易損性

什么是雷達？

雷達是怎么工作的？

如何使用雷達？

雷達易損性

雷達與激光雷達的比較

激光雷達相對于雷達的優(yōu)勢

雷達相對于激光雷達的優(yōu)勢

像特斯拉和谷歌這樣的世界知名公司在他們的汽車上安裝了激光探測器，讓汽車在駕駛時看到其他車輛、行人和道路上的各種障礙物。不幸的是，這些檢測系統(tǒng)價格昂貴，而且有更便宜的替代設(shè)備來執(zhí)行同樣的任務(wù)——問題是這些選項是否足夠有效，足以完全取代汽車公司定制解決方案中更昂貴的工具。

在本文中，我們將概述激光雷達和雷達遙感，并確定每個系統(tǒng)的優(yōu)勢。

WHAT IS LIDAR?

激光雷達也被稱為光成像探測和測距。這是一種可以探測物體表面的技術(shù)，以及它們的大小和精確的配置。
激光雷達是繼雷達和聲納之后出現(xiàn)的，它使用激光脈沖掃描環(huán)境，而不是無線電波或聲波。美國軍方和美國宇航局在45年前發(fā)明了激光雷達技術(shù)，用于測量太空距離，盡管它的首次商業(yè)用途直到1995年才用于地形測量。
現(xiàn)在，激光雷達系統(tǒng)的設(shè)計相當緊湊，允許工業(yè)界將這項技術(shù)用于新的用途。使用激光雷達技術(shù)的設(shè)備通常也被稱為相同的設(shè)備；它是一種掃描儀，可以創(chuàng)建任何物理對象的數(shù)字副本，與從頭開始繪圖相比，可以節(jié)省更多的時間。

HOW DOES LIDAR REMOTE SENSING WORK?

An algorithm of LIDAR functioning is as follows:

1. Laser signals are emitted

2. Laser signals reach an obstacle

3. Signal reflects from the obstacle

4. Signal returns to the receiver

5. and then A laser pulse is registered

激光雷達功能的算法如下：

發(fā)射激光信號

激光信號到達障礙物

信號從障礙物反射

信號返回接收器

然后記錄激光脈沖

該裝置發(fā)射激光脈沖，向不同方向向外移動，直到信號到達物體，然后反射并返回接收器。事實上，這和聲納使用的原理相同，只是聲納發(fā)射聲波。使用激光雷達，光比聲音快100萬倍。一個例子是在一個有閃電的颶風中——起初，我們看到閃電，幾秒鐘后才聽到聲音。
如此高的速度使該設(shè)備能夠每秒從大量的激光脈沖中接收數(shù)據(jù)。這意味著信息更新更頻繁，因此接收到更精確的數(shù)據(jù)。內(nèi)部處理器保存激光器的每個反射點，并生成環(huán)境的三維圖像。例如，這些工作原理允許使用安裝在飛機上的激光雷達來創(chuàng)建精確的地圖。
此外，同一個處理器可以使用一個簡單的數(shù)學(xué)公式，即已知激光脈沖速度和反射時間，計算出被探測物體與激光雷達接收器之間的距離，然后計算出激光脈沖經(jīng)過的距離。這種可能性在汽車工業(yè)中得到了應(yīng)用，并在那里蓬勃發(fā)展：所有無人駕駛汽車都使用車載激光雷達掃描周圍環(huán)境。

WHERE IS LIDAR USED?

在美國波特蘭州立大學(xué)，他們使用激光雷達系統(tǒng)技術(shù)來檢查具有大表面積的廣闊生態(tài)系統(tǒng)中樹木生長的進程。研究人員在飛機上安裝了這些裝置，使他們能夠跟蹤每一片樹葉和樹枝的外觀。

利用激光雷達，NASA通過測量大氣元素的密度來計算平流層溫度。此外，電影業(yè)還利用這一技術(shù)來重現(xiàn)稀有或排他性的環(huán)境，而這些環(huán)境是被禁止的，用于商業(yè)和視覺目的。

這項技術(shù)的發(fā)明對汽車工業(yè)的發(fā)展產(chǎn)生了巨大的影響。自動駕駛和無人駕駛汽車使用激光雷達掃描周圍環(huán)境并規(guī)劃汽車的行為，以避免與障礙物發(fā)生碰撞。

LIDAR VULNERABILITY易損性

很容易產(chǎn)生假回波，使設(shè)備檢測到比實際使用的信號波長相同的兩個發(fā)射器更遠或更近的現(xiàn)有物體，而原來的激光雷達具有相同的信號波長。只有一個收發(fā)機和兩個脈沖發(fā)生器可以產(chǎn)生激光雷達信號的多個副本并將其發(fā)送到接收器，這使得設(shè)備可以看到不存在的物體。

WHAT IS RADAR?

雷達也被稱為無線電探測和測距，用來探測遠處的物體，確定它們的速度和位置。我們都很熟悉這個裝置，因為警察在大多數(shù)地區(qū)都使用它來檢測和調(diào)節(jié)道路上超速行駛的車輛。
雷達系統(tǒng)技術(shù)發(fā)明于1940年，也就是第二次世界大戰(zhàn)之前；然而，發(fā)展實際上始于1886年，當時一位德國物理學(xué)家意識到無線電波可以從固體物體反射。下面介紹雷達的工作原理。

HOW DOES RADAR WORK?

聲音回音允許我們利用聲波從固體物體反射來確定物體的距離。聲音向前和向后傳播所需的時間由聲源和反射聲波的表面之間的距離決定。同時，回波的多普勒頻移允許我們通過測量回波的音調(diào)來確定運動物體的速度。

這個原理是基于雷達系統(tǒng)的，唯一的區(qū)別是雷達使用無線電波而不是聲音。無線電波比聲音傳播得更遠，人類的感覺器官無法探測到。因此，激光雷達和雷達的主要區(qū)別在于它們使用不同的信號來探測目標，盡管它們的工作原理是相同的。

此外，無線電波和光波有相同的速度——光速。所以，當談到每個系統(tǒng)（激光雷達系統(tǒng)和雷達系統(tǒng)）數(shù)據(jù)更新速度的問題時，我們有一個公平的結(jié)論。

HOW IS RADAR USED?

最廣泛使用的雷達是用于軍事目的。配備雷達的飛機可以精確測量高度，并探測附近的其他航空運輸設(shè)備。海上雷達系統(tǒng)也以類似的方式用于測量其他船舶之間的距離，以防止碰撞。
這項技術(shù)也用于短期天氣預(yù)報，以監(jiān)測風和降水。探地雷達在地質(zhì)學(xué)中用來確定地殼的成分。最后，警察使用雷達槍來監(jiān)控交通速度，盡管由于激光雷達的精確性，激光雷達最近在這一地區(qū)得到了更廣泛的應(yīng)用。

RADAR VULNERABILITY

使用一個無線電波接收器和一個具有相同波長的發(fā)射器，一個初始的雷達可以產(chǎn)生無線電噪音，使設(shè)備將移動物體的速度計為零。這就是為什么，當涉及到雷達和激光雷達自動駕駛汽車系統(tǒng)時，這兩種設(shè)備都是騙人的，并且具有相同的安全級別。

COMPARISON OF RADAR VS LIDAR

激光雷達相對于雷達的優(yōu)勢

雷達相對于激光雷達的優(yōu)勢

短波使我們能探測到小物體。激光雷達可以建立一個物體的精確的三維單色圖像。激光雷達使用的缺點限制了在夜間/多云天氣下的使用。工作高度只有500-2000米。這是一項相當昂貴的技術(shù)。雷達可以很容易地在多云天氣和夜間工作。更長的工作距離。雷達使用波長較短的缺點不允許探測到小目標。由于波長較長，雷達無法向用戶提供物體的精確圖像。

如果我們在沒有任何背景的情況下單獨比較這兩種技術(shù)，那將是浪費時間。它們的工作原理相似，但各自使用不同種類的波和波源。雷達使用天線發(fā)射無線電信號，但激光雷達設(shè)備有專門的光學(xué)和激光接收和傳輸。

當探測距離比目標的實際外觀更重要時，雷達顯然更方便。例如，在空中，正在飛行的大型物體很可能是一架飛機，為了避免碰撞，必須盡快探測到它。

另一方面，當我們在路上的時候，識別一個物體是行人、汽車還是墻是非常重要的。這種識別將允許系統(tǒng)使用機載軟件預(yù)測移動，也不會聚焦在前方500米以外的物體上。

在激光雷達和雷達自主駕駛方面，這些品質(zhì)使得基于光的工作原理的設(shè)備成為贏家。

總結(jié)

以上是生活随笔為你收集整理的激光雷达Lidar与毫米波雷达Radar：自动驾驶的利弊的全部內(nèi)容，希望文章能夠幫你解決所遇到的問題。

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