在上一篇《自動駕駛技術架構和綜述》文章中我們介紹了自動駕駛三個核心環節，分別是環境感知和定位、決策規劃、執行控制。接下來這章將會針對環境感知和定位展開介紹，環境感知和定位包含環境感知、定位、V2X 3個子模塊。

環境感知指的是通過攝像頭、傳感器、雷達對自動駕駛行為的參與方環境的監控以及信息獲取。完整的環境感知技術方案需要多方的信息協調構成，本文將重點介紹下雷達相關的自動駕駛技術。分為3個模塊：分別是激光雷達、毫米波雷達、超聲波雷達的優缺點，雷達信息的標定，目前雷達技術在自動駕駛車輛的應用。

01?三種雷達優缺點

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（1）激光雷達

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激光雷達又稱為LiDAR，激光雷達的工作原理是通過發射信號和反射信號的對比，構建出點云圖，從而實現諸如目標距離、方位、速度、姿態、形狀等信息的探測和識別。

激光雷達的安裝位置一般位于車頂，目前在北京很多自動駕駛路段，大家可以看到一些相關路測車輛頂部配備的激光雷達部件。

激光雷達的測距原理很簡單，因為激光在空氣中以光速傳播。雷達每次發送一個脈沖，如果發射出的脈沖遇到障礙物會反射，那么接收機接收到回波，就可以計算出目標障礙物和汽車的中間距離。

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除了傳統的障礙物檢測以外，激光雷達還可以應用于車道線檢測。

在傳統的認知中，人們普遍認為車道線檢測需要通過攝像頭的視覺相關算法完成，但是實際應用中，特別是雨雪天氣下，車道線會被遮擋，這個時候通過激光攝像頭可以有效地作為補充。激光攝像頭檢測車道線的原理是通過激光反射信號的強度，區分出車道線。在常見的介質下，激光雷達的回波強度如下表：

介質	回波強度/dBz	可能物體分類
混凝土、瀝青	5~8	道路、房屋
特性圖層	12~30	車道線
植被、金屬	45~150	數目、車輛

激光雷達主要優缺點：

優點在于獲取信息豐富，抗源干擾能力強（指的是對于環境中其它電磁波帶來的干擾）、分辨率和精度高。

主要缺點是在一些極端天氣條件下，可能會有一定影響。另外是對于顏色、圖案的識別能力很弱，比如不能通過激光雷達識別道路交通牌子上面的內容。價格比較昂貴。

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（2）毫米波雷達

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說完激光雷達，接著介紹下毫米波雷達。毫米波雷達的波長在1~10mm之間，具有較強的穿透性，可以輕易地穿透塑料等材質，所以毫米波雷達經常被安裝到汽車的保險杠上面。

毫米波雷達通常被用來做道路上車輛的測距和測速。具體原理跟激光雷達類似，也是通過發射信號和接收信號之間的頻率差，計算出目標之間的距離。

與激光雷達相比，毫米波雷達因為穿透力較強，所以受到雨雪等天氣的影響較小。另外就是毫米波雷達的器械體積通常較小，易于在車輛進行安裝。缺點在于，當需要探測行人這種反射界面較小的物體的時候，毫米波雷達容易出現誤報。

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（3）超聲波雷達

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最后說下超聲波雷達，超聲波雷達目前已經在汽車領域被大面積的應用，超聲波雷達也稱倒車雷達，主要應用于自動泊車或者倒車輔助的相關環節。

超聲波雷達的工作距離一般在3cm到3m之間。作用原理是釋放超聲波，當遇到障礙物時，超聲波反射，從而獲取障礙物的具體距離。超聲波雷達通常裝配在汽車的前后區域。

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（4）總結三種雷達的優缺點

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最后總結下以上介紹的三種雷達的優缺點。

參數	超聲波雷達	激光雷達	毫米波雷達
最大距離	近	遠	中
目標距離、角度分析	一般	很強	強
環境適應性	易受天氣影響	易受天氣影響	不受環境影響
成本	低	高	中
優點	便宜，功能簡單	功能強大	探測距離遠，不受天氣影響
缺點	只能做近距離探測	價格貴，易受天氣影響	目標識別準確性較低

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02?雷達信息的標定

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介紹完三種雷達的優缺點，接下來介紹下三種雷達的標定。雷達標定是一個空間物理問題，因為車載雷達的布置位置不同，雷達與攝像頭的位置也不同，需要在空間上把不同的探測裝備放到統一坐標系下，各個設備的傳輸進來的信息才能做統一分析。

不同雷達之間的標定通常采用的是外參標定，

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通常可以用以上流程完成雷達的標定，需要在道路上預設一些可以通過雷達捕捉到的標記點。然后雷達和攝像頭捕捉到車輛和標記點的空間關系，這樣就可以計算出不同雷達或者攝像頭之間的平移向量t，這樣就可以通過矩陣計算將每個探測裝備的信息統一到一個坐標系中。

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04?雷達技術在已有車輛的應用

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最后介紹下本文介紹的幾種雷達在目前的自動駕駛車輛的應用情況。超聲波雷達就不用多說了，基本上所有的車輛都已經配置，主要應用于倒車測距環節。

對于激光雷達，目前市面上主流汽車廠商的態度褒貶不一。比如特斯拉的老板馬斯克就曾在公開場所里表示激光雷達在自動駕駛領域毫無意義，像人的闌尾一樣。主要是因為激光雷達的價格相對昂貴，所以目前Tesla主流車型都沒有配備激光雷達。

但是馬斯克的態度并沒有對激光雷達在自動駕駛領域的應用產生多大影響。提到激光雷達，就要說Luminar這家專注于激光雷達的獨角獸企業，目前市值已經達到百億美金。Luminar的激光雷達，已經獲得了豐田、沃爾沃等主流汽車廠商的青睞。

接下來看下國產電動車三杰的情況。小鵬汽車新出的P5其實也已經搭配了雙激光雷達以及毫米波雷達：

蔚來汽車也在最新的量產車型上，搭載了激光雷達，提供120°的視野和250米的探測范圍。

理想汽車暫時沒有搭載激光雷達的車型，但是通過一些信息可以了解到，理想汽車明年推出來的新車很有可能也會配備激光雷達。

未來有一天，如果激光雷達可以較好地解決成本以及極端天氣表現相關的問題，我認為激光雷達技術在自動駕駛領域還是有機會的。

再來看看毫米波雷達，目前毫米波雷達的普及率相比于激光雷達要高一些，特斯拉、小鵬、蔚來、理想等汽車的最新車型都已經安裝了毫米波雷達，似乎大家已經認可了毫米波雷達+攝像頭技術是自動駕駛的必備方案。但是最近馬斯克發表言論說特斯拉的新車型，將不會配置毫米波雷達，將采取純視覺的方案，很多人說這是歷史的倒車，具體最終效果怎樣，還需要進一步觀察。

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總結

以上是生活随笔為你收集整理的自动驾驶技术-环境感知篇：激光雷达、毫米波雷达、超声波雷达相关技术介绍的全部內容，希望文章能夠幫你解決所遇到的問題。

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