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成像雷达:一个传感器控制所有传感器

成像雷达:一个传感器控制所有传感器
2019-08-23 08:12:30 李含说车

“对于三种主要传感器(照相机、雷达和激光雷达)在汽车中的不同作用,以及它们如何满足(ADAS)和自动驾驶仪的传感需求,业界仍然有些困惑。

”最近,我和我的一位朋友进行了一次有趣的讨论,他知道我正在为ADAS系统和自动驾驶仪(Avs)系统中的雷达用TI毫米波(MmWave)传感器工作。

每次他读到一辆无人驾驶汽车在不同的驾驶环境下运行(比如障碍物探测)时,他都会利用这个机会取笑我。

其中一次谈话是这样的:马特:“如果那辆车装有激光雷达,它可以很容易地识别车道中间的物体。

”“我:”我仍然不同意这个观点。马特:“什么?你为什么不同意呢?这辆车配备了摄像头传感器和雷达传感器,但ADAS系统仍然无法感知到车道中间的汽车。“I:”当你读到最近发生的这些事件时,你会注意到,如果相机经常暴露在耀眼的光线和其他因素下,它会使它看不到路上的物体。它们对高对比度光和低能见度(如雾、雨和雪)很敏感。在这种情况下,雷达传感器可能确实能识别目标。马特:“尽管如此,我们仍然会遇到这些不同的情况,ADAS和AV系统似乎很难应付。

成像雷达:一个传感器控制所有传感器

那么问题到底是什么呢?“I:”ADAS的决策系统似乎依赖于主传感器的摄像机来确定目标是真实的还是虚假的。“马特:”那车的雷达和照相机是不可信的。因此,LIDAR只能作为唯一可靠的传感器。我说的对吗?“我:”不完全是。虽然激光雷达对能见度不如相机敏感,但对雾、雨、雪等天气条件敏感。此外,LIDAR 的成本较高,这可能导致其最初只在相对高端的 4 级和 5 级自动驾驶车辆上使用。“马特:”就这样。没有任何传感器可以使自动驾驶车辆真正可靠。我们必须将这三者结合使用,但这也意味着自动驾驶汽车的价格将非常昂贵。“我:”你说得对,只是其中的一部分。4级和5级自动驾驶车辆可能需要照相机、激光雷达和雷达来提供高可靠性和完全自动驾驶的体验。然而,对于更多需要部分自动驾驶仪并已开始大规模生产的2级和3级经济型车辆,采用TI毫米波传感器的成像雷达可以获得高性能和成本效益,并可广泛采用ADAS功能。“那么,什么是成像雷达?正如我向Matt解释的那样,成像雷达是雷达的一个子集,因为它的高角度分辨率提供了清晰的图像。

成像雷达:一个传感器控制所有传感器

成像雷达是通过传感器配置启用的,其中多个低功耗的TI毫米波传感器连接在一起,并作为一个单元同步工作。它具有多个接收和发射信道,可以显著提高角分辨力和雷达距离性能。当毫米波传感器连在一起时,集成移相器可以产生波束形成,达到400米的范围。图1显示了级联毫米波传感器及其天线在评估模块上。图1:成像雷达评估模块,四个级联TI毫米波传感器用于成像雷达。典型的毫米波雷达传感器主要由于其有限的角度分辨性能而被认为是车辆的主要传感器。角度分辨率是指在同一范围内,以相同的相对速度分辨物体的能力。突出成像雷达传感器优点的一个常用用途是能够识别高分辨率的静态物体。典型的毫米波传感器具有较高的速度和距离分辨率.例如,为了让传感器“看到”停在车道中间的车辆,并将其与灯杆或栅栏区分开来,传感器需要在仰角和方位角上都具有一定的角度分辨率。图2显示了一辆困在隧道里的汽车,它一直在吸烟。该车辆停泊在约一百米外,隧道高度为三米。图2:来袭雷达需要足够高的角度分辨率来区分隧道和停车车辆。

成像雷达:一个传感器控制所有传感器

毫米波传感器可以穿透任何能见度,如烟雾。图3:如何利用多输入多输出(MIMO)雷达实现毫米波敏感器的高程分辨率为了识别图2所示隧道中的车辆,传感器需要将其与隧道的屋顶和墙壁区分开来。根据其他光学传感器,在某些天气和能见度情况下可能具有挑战性。烟雾、雾气、恶劣天气以及光线和黑暗对比是具有挑战性的能见度条件,抑制了光学无源和主动传感器,如照相机和激光雷达,因此这些传感器可能无法识别目标。然而,TI毫米波传感器在恶劣天气和能见度下仍能保持较强的性能。目前,成像雷达传感器是唯一能够在各种天气和能见度下保持较强性能的传感器。它在方位角和仰角上可以达到1度的角度分辨率(使用超分辨率算法计算该值时甚至更低)。结论采用TI毫米波传感器的成像雷达具有很高的灵活性,能够对近场目标进行很高分辨率的探测和分类,并能跟踪400 m以上的远场目标。这种具有成本效益的高分辨率成像雷达系统,能够使用 2 级和 3 级 ADAS 应用以及高端 4 级和 5 级自驱动车辆,并可作为车辆中的主要传感器.."

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