激光雷達 vs.雷達

激光雷達（LiDAR）成像（左） vs. 高解析度雷達（RADAR）成像（右）

現在，自動駕駛技術已經迅速成為汽車產業發展的主要驅動力。全球各地的汽車製造商都在積極聯合Google（谷歌）等科技巨頭或知名自動駕駛初創公司開發下一代自動駕駛汽車。近期，中國也已經宣布為自動駕駛開放道路測試。Uber和Lyft等流行共享汽車服務商也已經成為自動駕駛汽車的忠實擁躉，因為自動駕駛汽車不僅能降低道路事故風險，還能顯著降低油耗。

自動駕駛汽車所需的感測器技術及供應商

源自：《自動駕駛汽車感測器-2018版》

據麥姆斯諮詢報道，2032年全球範圍內自動駕駛汽車的產量將高達2310萬輛，未來15年該市場的複合年增長率（CAGR）高達58%。屆時，與自動駕駛汽車生產相關的市場營收將達到3000億美元，而其中26%將來自激光雷達（LiDAR）、雷達（RADAR）、攝像頭（Camera）、慣性測量單元（IMU）等感測器硬體。

現在，幾乎每個月都會有新的ADAS（先進駕駛輔助系統）或其它最先進的自動駕駛創新技術在汽車市場湧現。除了機器學習、物聯網（IoT）和雲互聯， LiDAR（激光雷達）和RADAR（雷達）這兩項技術已經成為自動駕駛開發過程中關注度最高的熱門。不過，對於自動駕駛，LiDAR和RADAR誰更具價值目前還不夠明朗。

LiDAR運行原理

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LiDAR感測器快速發射激光脈衝（通常最高可達每秒150000次脈衝），激光信號到達障礙物後反射回LiDAR感測器。感測器通過測量激光信號從發射到返回的時間，精確計算確定感測器到障礙物之間的距離，它還能探測目標物體的準確尺寸。LiDAR通常用於高解析度地圖的繪製。

大陸集團最先進的ADAS激光雷達SRL1，基於飛行時間（ToF）技術原理，採用飛思卡爾處理晶元組和專用集成電路（ASIC），其紅外激光光源來自歐司朗（OSRAM）的InAlGaAs / GaAs量子阱結構激光光電二極體。SRL1可提供緊急制動輔助等功能，目前已經在多款微型車上使用

源自：《大陸集團最先進的ADAS激光雷達：SRL1》

RADAR運行原理

RADAR系統的工作原理跟LiDAR很相似，唯一的區別在於RADAR採用的是無線電波而非激光。在RADAR系統中，其天線既可以作為雷達接收器也可以作為發射器。不過，和光波相比，在與被測物體接觸時，無線電波的吸收較少，因此，RADAR的有效工作距離相對更遠。RADAR技術最廣為人知的應用，應該是軍事用途了。飛機和戰艦都會裝備RADAR來測量高度，或探測附近其它的運輸設備和物體。

博世77GHz遠距離雷達感測器LRR4，使用77 GHz頻段且沒有可移動部件，集成了恩智浦（NXP）和意法半導體（STMicroelectronics）微控制器，以及博世電源管理IC。採用英飛凌77 GHz鍺硅（SiGe）單片微波集成電路（MMIC）作為高頻發射器和接收器

源自：《博世77GHz遠距離雷達感測器：LRR4》

誰將主導市場？

包括Google（谷歌）、Uber（優步）和Toyota（豐田）在內的大部分自動駕駛汽車製造商都高度依賴LiDAR系統來實現車輛的自動巡航。LiDAR感測器常用於周圍環境的實時3D地圖創建，例如行人、減速帶、車道分隔欄和其它車輛。其3D成像能力，是大部分汽車製造商熱衷於開發這項技術的主要原因之一。當然凡事皆有例外，Tesla（特斯拉）是唯一沒有採用LiDAR感測器的知名自動駕駛汽車製造商。Tesla的自動駕駛汽車採用RADAR技術作為主要感測器。

高端LiDAR感測器可以在100米以外實現厘米級的細節識別。例如，Waymo的LiDAR系統不僅可以探測行人，還可以識別行人所面對的方向。因此，自動駕駛汽車可以精確預測行人將向哪個方向行走。其高精度還可以「看」到更豐富的細節，例如騎行者揮手示意你先通過，當車輛全速行駛時能夠在兩個足球場以外的距離提供驚人的探測精度。Waymo還通過努力將LiDAR感測器的成本降低了約90%。數年前，一個LiDAR單元的售價高達75000美元，而現在已經降到了7500美元，使這項技術變得更加經濟從而實現普及。

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Waymo的LiDAR系統成像的測試車輛前方正在推車的4個人

不過，這項技術也有一些明顯的缺點。LiDAR系統可以輕鬆地探測位於30~200米範圍內的物體。但是，當面對附近物體地精確識別時，該系統可能會力不從心。它在所有光線條件下均能正常工作，但在雪、霧、雨和揚塵環境下，其性能會開始打折扣。此外，其光學識別性能也不夠給力。這就是為什麼像Google這樣的自動駕駛汽車製造商，會將LiDAR與其它輔助感測器（例如攝像頭和超聲波感測器）一起搭配使用。

另一方面，RADAR系統則相對便宜很多。成本，應該是Tesla選擇RADAR技術而不是LiDAR技術的原因之一。RADAR系統的一個優勢是在霧、雨、雪和揚塵等所有天氣條件下，均能穩定運行。然而，相比LiDAR感測器，它的角度精度略低，在彎道上會丟失目標車輛。如果多個探測對象彼此靠得很近，它可能會出現識別困難。例如，RADAR可能會將附近的兩輛小型汽車視為一輛大型車輛，從而發出錯誤的接近信號。不過，與LiDAR系統不同的是，RADAR可以利用多普勒頻移精確地確定相對行駛速度和移動物體的速度。

雖然Tesla因為使用RADAR作為主要感測器而飽受非議，但它已成功地提高了其主感測器的處理能力，使其能夠看透大雨、濃霧、灰塵甚至前方的汽車。而且，除了主雷達感測器之外，新款Tesla車型還將擁有8個攝像頭、12個超聲波感測器和新的車載計算系統。換句話說，這兩種技術在與攝像頭和超聲波感測器融合使用時效果最佳。

結束語

LiDAR和RADAR這兩種感測器技術的基本功能都是通過在行駛中與障礙物保持一定的安全距離，以確保自動駕駛汽車中的乘員安全。無論選擇LiDAR還是RADAR，這兩種技術都能很好的勝任這項任務。不過，這兩種技術各自都還有比較明顯的優缺點。儘管採用LiDAR感測器的汽車能夠「看」得更清晰準確，但是RADAR系統尺寸更小，還更便宜。因而，在這兩種技術都還處於快速發展迭代的階段時，下結論誰將勝出還為時太早。最終誰將主導自動駕駛汽車產業，可能還需要時間來給我們答案。

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