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车载摄像头、超声波雷达、毫米波雷达和激光雷达的对比
发布时间:
2024-07-11
在汽车安全技术的进步历程中,环境感知传感器扮演了至关重要的角色,它们犹如车辆的感知器官,不断地监测和解读车辆周边的环境信息。随着汽车安全技术从被动防护向主动干预的转变,这些感知传感器的重要性日益凸显。在智能驾驶技术领域,环境感知传感器家族包括激光雷达、…
在汽车安全技术的进步历程中,环境感知传感器扮演了至关重要的角色,它们犹如车辆的感知器官,不断地监测和解读车辆周边的环境信息。随着汽车安全技术从被动防护向主动干预的转变,这些感知传感器的重要性日益凸显。
在智能驾驶技术领域,环境感知传感器家族包括激光雷达、车载摄像头、毫米波雷达以及超声波雷达等多种成员。这些传感器各自具备独特的性能和优势,能够针对各种不同场景提供有效的感知解决方案,并在特定受限环境中相互补充,共同提升智能驾驶系统的环境认知能力。
01
车载摄像头
车辆的环境感知能力在很大程度上依赖于车载摄像头的技术。这些摄像头为高级驾驶辅助系统(ADAS)提供了关键的视频数据,通过其感光成像技术,为车辆提供了对周围环境的视觉理解。根据不同的功能要求和安装位置,车载摄像头可以被设计为单目、双目或广角摄像头,并分别安装在车辆的前方、四周、后方、侧面以及车内等关键位置,以提供全面的视野覆盖。
车载摄像头的内部构造主要包括镜头组、图像传感器(如CMOS)和数字图像信号处理器(DSP)。在这些组件中,图像传感器扮演着核心技术角色,它决定了摄像头的光线感知能力和成像质量。CMOS图像传感器(CIS)是摄像头中的核心部件,由微透镜、彩色滤光片(CF)、光电二极管(PD)和像素设计构成,负责将捕获的光学信号转化为电信号,从而实现图像的数字化。
02
超声波雷达
超声波雷达在辅助驾驶员进行泊车操作和预警汽车盲区碰撞方面发挥着重要作用,成为自动泊车技术中的主流传感器。这些雷达利用超声波的发射与接收机制,通过计算超声波信号往返所需的时间来确定障碍物的距离。在车用超声波雷达中,探头的工作频率有40kHz、48kHz和58kHz三种不同类型,其中40kHz的探头因其较高的敏感度和适宜的探测角度而被广泛采用。
超声波雷达根据其安装位置分为UPA(超声波驻车辅助)和APA(自动泊车辅助)两种型号。UPA型雷达通常安装在车辆的保险杠附近,主要用于检测车辆前后方的障碍物;而APA型雷达则安装在车身侧面,用于探测侧方停车空间。UPA型雷达的探测距离一般在15至250厘米范围内,而APA型雷达的探测距离可以扩展到30至500厘米,这使得自动泊车系统能够覆盖更大的探测区域。
03
毫米波雷达
毫米波雷达是高级驾驶辅助系统(ADAS)的核心部件之一,对于汽车实现智能化驾驶功能至关重要。这种雷达通过发射并接收30GHz至300GHz的毫米波信号,来探测并分析目标物体与雷达之间的距离、位置和速度等数据。在车载毫米波雷达中,FMCW(调频连续波)技术是主流技术,特别是24GHz和77GHz两种频率的使用最为广泛。
FMCW技术在车载毫米波雷达中占据主导地位,被多家 Tier1 供应商如德尔福、电装和博世等广泛采用。该技术能够通过分析回波的时间参数,同时获取多个障碍物的尺寸、速度和距离信息,为车辆提供全面的周围环境物理信息。
24GHz毫米波雷达主要适用于中短距离探测,它负责的功能包括盲点检测、车道偏离预警、车道保持辅助、变道辅助和停车辅助等。
77GHz毫米波雷达则针对100至250米的中长距离探测,它通常用于自适应巡航控制、碰撞预警指示和紧急刹车辅助等关键应用。
04
激光雷达
在智能驾驶技术的发展中,激光雷达技术以其卓越的精确度和穿透能力占据了不可或缺的地位。该技术通过发射激光脉冲并捕捉目标反射的信号,以此来准确测量目标的位置、速度等关键特性。
激光雷达的工作机制涉及向目标物发射激光脉冲,然后接收并比较反射回来的信号与原始发射信号,经过复杂的信号处理后,可以准确计算出目标物的距离、方向、高度和速度等参数。
激光雷达系统由几个关键部分组成:激光发射系统负责产生激光脉冲,激光接收系统则负责捕捉反射回来的信号,信息处理系统对信号进行分析以提取目标物的信息,而扫描系统则负责在空间中进行扫描,以生成实时的三维图像。
激光雷达产品的性能评估通常基于显性参数,如测距能力和分辨率等,但由于激光雷达技术相对较新,其实测性能和一些隐性指标目前还没有统一的量化标准,缺乏可靠和公开的数据支持。
汽车环境感知的关键传感器,包括车载摄像头、超声波雷达、毫米波雷达和激光雷达,它们在视觉识别和距离感知方面各自扮演着重要角色。这些传感器的综合应用为驾驶员提供了全方位、精确的环境信息,极大地增强了驾驶的安全性和便利性。
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