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雷达技术创新与无人驾驶革命
2020/6/8 9:14:00   ITS114      关键字:雷达技术,无人驾驶,革命      浏览量:
与其他传感器技术相比,雷达在恶劣环境下(如恶劣天气、极端温度、光线不足等)也能提供稳定的性能。由于具有感知周围动静态物体的先天性能,汽车雷达系统可用于检测车辆位置、行车轨迹和速度。
  美国国家公路交通安全管理局(NHTSA)在其2016年报告中指出,占据美国市场99%份额的20家汽车制造商达成一项自愿的协定:在2022年之前,将自动紧急制动(AEB)作为几乎所有车型的标准配置。
  为减少人为错误驾驶带来的安全风险,各大厂商正在开发能安全导航和感知周围环境的智能汽车。这导致雷达系统成为现代汽车安全性和舒适性的关键技术。随着“零交通事故”的需求,以及自动驾驶视觉感知系统的出现,汽车雷达传感器在下一代高级驾驶员辅助系统(ADAS)中的位置愈发重要。
  与其他传感器技术相比,雷达在恶劣环境下(如恶劣天气、极端温度、光线不足等)也能提供稳定的性能。由于具有感知周围动静态物体的先天性能,汽车雷达系统可用于检测车辆位置、行车轨迹和速度。
  近年来,在汽车中使用雷达感知环境的应用激增,以向诸如自适应巡航控制系统(ACC)之类的应用提供数据支持。自适应巡航控制,也称为智能巡航控制,它会根据周围其他车辆的行驶状况自动控制车辆的制动和加速,以保持车辆之间的安全距离。尽管该系统原本是针对生产成本高昂的豪华车型研发,但如今ACC已涉足入门级车型,并已成为当今新车的标准配置。
  ACC系统不仅支持自动巡航控制,使汽车保持在车道中央,还可提供自动转向功能。ACC系统中的雷达传感器是实现自动驾驶的坚实基础,而ACC系统已开始使部分驾驶行为自动化。
  当客户为侧方位停车苦恼的时候,自动泊车辅助系统出现了,也推动了对汽车雷达系统的需求。自动泊车辅助系统通过安装在车体四周的传感器来感知环境进行车位的智能识别,避免车辆与障碍物发生碰撞。地磁传感器的感应能力是“与生俱来”的,不仅能帮助驾驶员避免并行停车的烦恼,还能最大程度地减少车辆在停车过程中可能发生的刮蹭。
  随着自动驾驶中的驾驶员辅助系统应用探索,而像博世(Bosch)这样的企业一直使用超声波传感器来检测前方障碍物的距离,并保持适当距离。
  智能停车解决方案和技术发展趋势进一步推动了对停车辅助设备的需求。值得注意的是,汽车制造商对智能停车传感器(尤其是超声波传感器)表现出了极大的兴趣,因为它们具有成本低、检测精度高等优点。
  汽车制造商同样对盲点检测雷达表现出强烈兴趣,该盲点检测雷达经常使用多进制频移键控(MFSK)雷达信号,并且主要工作在24GHz频段。盲点检测系统通过雷达或超声波、摄像头等传感器对车辆两侧盲区进行探测,如果有其他车辆进入盲区,系统会提示驾驶员。
  盲点检测系统的普及和高级驾驶员辅助系统(ADAS)的发展趋势有很大关系。领先的汽车制造商纷纷开发盲点信息系统,智能盲点干预系统不仅可以警示驾驶员,而且还可以在驾驶员无响应的情况下主动帮助操控车辆驶离危险区域。
  关于检测范围,短距离雷达(SRR)传感器部署在车辆后角位置,以配合ADAS功能,例如泊车辅助、盲点检测、后方交叉路口警报等。
  值得一提的是,中、远程雷达传感器的的工作频段为76-81 GHz,主要用于自适应巡航控制(ACC)系统和自动紧急制动系统(AEBS)。已经明确,77GHz远程毫米波雷达,能达到更高的探测精度和清晰度,能够在全天候场景下快速感知0-300米范围内周边环境物体距离、速度、方位角等信息。
  77GHz远程毫米波雷达优势越来越明显。
  根据欧洲电信标准协会(ETSI)和美国联邦通信委员会(FCC)制定的频谱法规和标准,车载雷达制造商从生产24 GHz雷达逐渐发展到量产77 GHz雷达。此外,按照要求,2022年1月1日以后,UWB频段将无法在欧洲和美国使用,只有窄带ISM频段可以长期使用,24 GHz车载雷达将逐渐退出美国和欧洲市场,被77 GHz车载雷达取代。
  随着技术的不断创新,知名公司和初创公司都在加强其产品组合,可以重新定义行业发展的一些创新包括4D成像雷达等。
  4D雷达系统克服了激光雷达分辨率还是比较低的弊端,具有以高分辨率对物体进行分类的能力,并且可以实现在静止检测、低速移动、高速移动的情况下,对周边的车辆、行人等高清全息探测。人们普遍认为,4D成像雷达技术会促进自动驾驶汽车的发展。
  汽车雷达市场上一些著名的公司包括博世(Bosch)、大陆集团(Continental)、法雷奥(Valeo)、富士通(Fujitsu)等。
  2017年,德国汽车供应商博世已与荷兰图商TomTom共同合作开发了首个雷达高精度地图Radar Road Signature,从而推动了高精度地图的本地化,该技术帮助自动驾驶车辆实现高精度定位。
  2020年CES展上,驾驶辅助系统领导者法雷奥与现代汽车、Hexagon联手展示了高精度车辆定位系统,该系统采用专有厘米级精度的高精度定位(HPP)技术,进一步增强车辆的先进主动安全技术。
  2017年,大陆集团与耐世特汽车系统公司成立了一家合资企业,专注为自动驾驶领域提供运动控制系统,合资公司将将充分发挥耐世特在先进驾驶辅助系统(ADAS)领域的技术专长与大陆集团在自动驾驶领域的产品优势和先进制动技术,从而加速推动双方在车辆运动控制系统上的技术进步。
  2016年10月,富士通宣布开发基于CMOS的毫米波信号发生器,能够以更快的速度(约200km / h)在76-81 GHz的宽频带上调制其频率。该技术借助汽车雷达防止错误检测的发生。(本文原载于《智慧交通》杂志2020年1-2月双刊)