自驾技术发展如火如荼 雷达、光达各有优缺点

发布时间:2017年11月20日 11:24:16    浏览数:208次    来自:admin
不论采用雷达或光达技术,先进视觉都是其中重要的一环,多传感器融合才是方向。

      先进辅助驾驶系统(ADAS)的研发热潮推动了市场对相机、雷达、光达(LiDAR)等传感器的需求,OEM厂商希望能以更低的价格取得尺寸更小速度更快的元件,而且要能达到同等或更高的安全层级。

  据SemiconductorEngineering报导,先进辅助驾驶系统通常涉及自动紧急煞车、车道侦测及后方物体警告等安全功能,雷达是最广泛采用的技术,另一项新兴技术则是使用脉冲雷射光量测距离的光达。由于没有任何单一技术可以涵盖所有辅助和自驾系统的要求,部分车辆采用结合先进视觉系统与雷达的方式,未来则可能纳入光达。每项技术都有各自的优缺点,例如光达的成本远高于雷达系统,但可以更精确地识别物体,不过光达在天候状况不好时的限制较多,雷达虽不受天候影响,却无法像光达一样准确判别物体的大小和形状。

  近年来相机传感器执行的任务越来越广,包括道路指标侦测、车道偏离警示、头灯控制、停车辅助、驾驶监视,但相机传感器在黑暗、下雨、起雾或下雪天的表现不佳,其动态范围和近红外线灵敏度需要进一步提高。现今的车用雷达模组因整合不同制程的芯片而显得相当笨重,为了缩减尺寸和成本,恩智浦(NXP)、瑞萨(Renesas)和德州仪器(TI)等芯片制造商正使用不同制程开发整合式雷达芯片组。

  雷达借由电磁波信号的传送与反射来辨别物体的范围、速度和角度,汽车通常搭载长距离(LRR)与短距离(SRR)雷达,前者用于自适应巡航及自动紧急煞车,毫米波频率为77GHz,感测范围160~220公尺,后者则用来侦测车道、维持车子不偏离车道,频率为24GHz,感测范围60~70公尺。长距离雷达模组通常含有微控制器(MCU)及射频收发器等不同元件,收发器会透过连结将雷达资料传送给微控制器处理。德仪推出结合微控制器和收发器的单一芯片雷达产品,比启用2个芯片的解决方案提供更高的整合度与低功率,可以缩小尺寸并让物料清单(BOM)最佳化。短距离雷达模组的设计更具突破性,除了频段从24GHz演进至效能更高的79GHz,后侧角落的雷达模组也从分离式转型为芯片组解决方案。

  除了德仪,ADI和瑞萨正开发采28奈米CMOS77/79GHz雷达元件,GlobalFoundries也提供22奈米FD-SOI制程供选择。雷达分辨率若够高,便可有效侦测物体,然而雷达无法辨识物体是人还是狗,因此需要搭配摄影机协助了解周遭环境,因此会需要更快速的图形处理和深度学习技术。由于雷达传感器体积较小成本低,受到多数OEM厂青睐,但雷达解决方案的分辨率还达不到完全自动驾驶应用的要求,所以厂商正在开发新一代雷达,利用新的天线设计与先进的处理演算法,以及成像雷达(imagingradar)等技术缩短与光达的差距,甚至取代光达。至于光达技术也在进步,成本持续降低,并朝固态雷射、新的连续波形版本发展。

  光达使用一连串的光脉冲测量回传的飞行时间,建构3D高分辨率的地图。光达技术可大致分为机械、微机()、混合固态三种类型。机械式光达用于高端工业市场,则是新兴的解决方案,另有一些公司致力于开发体积更小巧的固态光达系统,固态光达使用的活动零件更少。光达大厂Velodyne使用的是EfficientPowerConversion公司基于氮化镓(GaN)技术的雷射二极体驱动芯片。氮化镓的开关速度是硅的100倍,加上高压高电流的能力,让每个脉冲可以装入更多光子,提高光达系统的视觉距离和分辨率。



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