第 1 个是 目标的特征,几何尺寸、形状、材质、表面粗糙度,甚至入射的角度等等,会很大程度影响雷达能不能成功检测到目标。
第 2 个是 传播 ,当电磁波在空气中传播,会发生很多现象,比如反射、散射、漫反射、折射等。在复杂的场景中,还会发生多次反射。这些现象,会让毫米波雷达系统检测变得非常复杂。
第 3 个是 天气 ,毫米波雷达受天气影响小。如果是下小雨或者小雪,基本上现在的毫米波雷达都能保证正常工作。
但是如果下倾盆大雨或者下大雪的情况,它的性能也会有一些下降;如果雪覆盖了雷达表面的话,需要毫米波雷达自检为「雷达失效」。
第 4 个,也是最重要的一点,是 雷达系统本身的硬件。它使用频率、带宽、编码、极化,它的发射、接收的系统决定了雷达性能。
优秀的雷达系统要对每个模块进行系统性地优化,而不仅仅是让芯片放到电路里,工作起来就好了。
在射频电路里,有很多参数需要优化,从方案到硬件系统都要相应匹配起来,才可以让系统发挥极致的性能。
在国际 Tier 1 中,在这方面已经积累了十几到二十年的经验,国内的一些初创公司则是刚刚开始积累的经验,工程和量产的经验少之又少,还需要走很长的路。
传感器方案随着自动驾驶系统从 L0 到 L4/5,逐渐从 2 个角雷达加 1 个前雷达,变成 3R1V 方案,升级成 5R1V 方案。
然后,有视觉和毫米波雷达的融合,以及加上激光雷达,整个传感器方案变得越来越复杂,数量也越来越多,需要融合的信息也越来越多,需要更强大的处理器去处理这么多的数据。
毫米波雷达在低速场景的应用
低速场景的系统首先值得一提的是环视系统,1 个控制器加 4 个环视摄像头,经过图像的畸变校正和拼接形成一幅完整的环视图片,可以显示到车机屏幕上,可以加上车辅线,同时还能额外提供 LDW/BSD 等功能,进一步可以对图片进行检测,实现 MOD/PD 等功能。
更高级的系统低速场景的系统便是自动泊车 APA 系统 。
APA 系统有纯超声波系统或融合系统,融合系统就是使用视觉和超声波的融合,重要的是可以对车辆进行横向、纵向的控制。
当车停到车位附近时,按一下泊车启动的按钮,车就可以自动泊入车位。APA 在国外前几年就已经慢慢流行起来,在中国,我预测今年和明年会慢慢被消费者接受,装配率会有显著提升。
再升级的系统便是 HPP(Home Zone Parking Pilot) 。
HPP 是让车在一段固定的距离和路线上,通过一些学习,把地图建好之后,自动完成最后几百米的低速驾驶,然后完成自动泊车。
因为场景受限,距离受限,所以我们把它定级为 Level 3 的系统。
低速无人驾驶系统是 自主泊车系统 AVP。
这个系统,就把 HPP 的功能再拓展到比如说一公里以内。AVP 可以被使用在不同种类的停车场。它可以解决掉的痛点是找车位、泊车、找车等所有和泊车相关的痛点。
2017 年,博世和戴姆勒在斯图加特展出 AVP 系统,这个方案有第 1 代、第 2 代、第 3 代的概念。
当时展出的是第 1 代方案,更多是把智能的系统放到了场端,也就是停车场里装很多摄像头,然后有整排的激光雷达来定位运动的车辆的具体位置,通过场端的视觉技术检测到这个车的位置,完成路径规划并发指令给车端进行控制。
从落地的角度看,场端的技术相对比较难落地,因为需要有人为停车场的改造买单。
而且智能化的发展,一定是催生智能的技术放到车里面去,让车本身能够不受限于场景,无论在什么地方、什么停车场都可以使用自主泊车的技术。
纵目科技的 AVP 系统
与博世-戴姆勒的方案相反,纵目科技 2017 年在北京的发布会上,展出了 AVP 系统,通过视觉和一个非常智能的控制器,把 AVP 系统功能实现了。
这几年纵目科技在创新和工程化上做出了巨大的进步,把这个系统量产落地。
在这个系统架构里面,我们使用了 4 个环视摄像头,12 个长距超声波传感器,4 个 4D 毫米波雷达,IMU,GPS,还有一些车辆信息。
我们没有用激光雷达,虽然用上了系统的性能一定可以提升到更好,但这样的方案就很难量产落地。
在汽车界,一定是要用低成本、成熟的传感器去做最强的性能,要做到性价比最高。挑战就在于如何使用这三类传感器 (摄像头、超声波、毫米波)去实现满足性能和安全要求的 AVP 系统。
为什么毫米波雷达在低速自动驾驶里非常重要?
为了实现安全的低速自动驾驶,我们需要通过传感器实现 360°的环境感知,尤其是在近距离,比如说距离车身几十公分的范围,然后传感器还需要对低速环境下常见的一些障碍物进行检测。
获取障碍物的轮廓和高度信息非常重要,这些信息决定了车辆是不是可以开过去,还是必须停下来,或者障碍物非常大,车辆需要绕行。
在低速场景下,更重要的还有自由空间的检测,毫米波雷达在低速场景中进行定位时也可以发挥很好的作用。
更重要的是,可以实现毫米波雷达和视觉融合定位,可以让 AVP 的定位系统不受天气,室内室外,不同光照条件的影响。
纵目科技的 4D 毫米波雷达,目前经过了大量的低速场景和高速场景测试,可以同时用作高速 ADAS 功能以及提供低速 AVP 需要的感知和定位信息。