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浅论激光相控阵雷达在自动驾驶汽车中的应用

归档日期:06-28       文本归类:反潜导弹和      文章编辑:爱尚语录

  自从2012后谷歌开始公开测试其无人驾驶汽车,这种从前只在科幻片中出现的未来科技正式从实验室中走到了大众面前。经过了若干年的发展,自动驾驶汽车技术有了长足的进步。但是直到今天,这种先进科技仍然有着一些问题导致其无法大规模商业应用,其主要的原因来自传感器、AI、和法律法规,今天我们主要谈一谈传感器的问题。

  现如今,无人驾驶汽车传感器主要有两种解决方案,分别有着不同的设计理念和出发点。

  这个解决方案与其说是谷歌的,不如说是自动驾驶市场中包括绝大多数传统汽车制造商的选择,只不过谷歌的是相对比较早而且在公众中广为人知。这种解决方案主要是靠机械扫描激光雷达对于周边环境进行精确建模,同时辅以摄像头、毫米波雷达和超声波雷达等手段达到观察环境的目的。

  相比起财大气粗的传统汽车制造商,特斯拉在这个问题上有着和马斯克的Space X相仿的处理方法,也就是选择市场上已经成熟的设备以达到节约成本的目的,同时使用软件优化使得产品的性能达到使用要求。所以特斯拉选择了使用多摄像头为主要观察手段,然后辅以正向毫米波雷达以及全向超声波传感器的解决方案。

  相比起其他几种可以精确获得数据的传感器,摄像头需要大量的运算以及AI才能从所拍摄图像中解出环境信息。这就带来了对于车载高性能计算机的需求以及不可靠的AI的安全性问题(特斯拉的自动驾驶AI以及造成了几起致命事故)。当然高性能计算机对于电力的巨大需求、计算延迟以及弱光条件识别问题也限制了摄像头作为主传感器的发展势头,只有像特斯拉这种新兴企业敢于去尝试使用这种解决方案。

  激光雷达相比起前面提到的摄像头就要靠谱的多了,其对于环境的精确探测能力更是让其他几种传感器黯然失色。而且其不需要强大的图像处理能力来支撑对于环境的探测,所以可以使用更加专用的TPU或者是AISC芯片作为主处理器达到更好的能效比。更重要的是激光雷达可以在弱光甚至无光环境中良好工作。但是其高昂的价格(上万刀一台,有时候比车还贵)、在能见度低的天气的低可用性以及机械扫描系统的不可靠性、差劲的维护性以及低速的扫描频率都注定了其不可能真正商业化应用。

  超声波雷达在车辆上已经早已不是一个新兴应用了,在现代大部分家用车辆上都普及了基于超声波的倒车雷达。但是超声波在空气中迅速衰减的致命问题使得其只能作为一个近距离辅助传感器,而不能承担主传感器的功能。

  毫米波雷达的优点有很多:在任何光线条件下适用、能够穿透大雾和沙尘、极远的探测距离。但是毫米波的特性使得其只能大概识别前方有无物体,而不能精确判断物体形状位置等。所以一般被放置在车辆前后方作为碰撞预警雷达来使用。

  相控阵雷达又称电子扫描阵列雷达(electronically scanned array ESA radar)是一种借由改变天线表面阵列所发出的波束的相位合成方式来改变波束扫描方向的雷达。

  激光相控阵雷达是一种结合了相控阵电子扫描的激光雷达技术,其一般利用纳米激光相控阵芯片来实现改变阵列中纳米激光器的发射相位从而改变扫描方向的功能。

  激光相控阵雷达相比起传统激光雷达有着体积小,价格低和没有机械运动原件的特点。特别是其没有需要机械运动的部件这个特点,极大的减少了后期的维护成本,增加了复杂情况下的可靠性,而且由于其电子扫描的特性,扫描频率可以做到十分低,减少了对于环境反应的延迟性问题,增加了行车的安全性。而同时与其他的几种传感器相比又保留了激光雷达的种种优点。但是事物总是有两面性,激光相控阵雷达无法像机械扫描式雷达一样有着360度的扫描范围,市面上做的最好的也只能最多达到90度的扫描角度, 这就只能靠增加雷达数量的方式来防止死角的出现。

  第六章相控阵雷达6.1相控阵列的基本原理阵列天线有两种基本的形式:一种称为线阵列,所有单元都排列在一条直线上;另一种称为面阵列,辐射单元排列在一个面上,通常是一个平面。在相对于阵轴法线的θ方向上,两个...博文来自:Fying2016的博客

  一.运用于老人监护的生物雷达技术人口老龄化一直是人们所关注的社会问题。年轻人常常没有时间去时刻关注老人的健康,往往也没有经济条件请专业人士常年陪护。而老年人特别是独居老人的安全健康监护问题越来越受到社...博文来自:y2357893的博客

  当雷达工作波长和天线阵元一定,波束指向角随着变化。移相器使各单元之问产生相同的相移增量,且相移增量的大小和正负可变,波束就在一定范围内扫描,这是相控阵天线使用电扫描方式的原理。============...博文来自:Trey_CSDN 的CSDN博客

  “所谓的光辉岁月,并不是以后闪耀的日子,而是无人问津时,你对梦想的偏执。”来来晃晃我以为已经选定了软件研发没想到最终还是无缘~还是好好滚到自己的硬件上去~是的,传感器融合无论怎样,好像都安排好了似的~...博文来自:I-am-Unique

  天线方向图一、雷达天线雷达天线可用方向增益、功率增益和有效孔径三个参数来表征。在归一化的时候,功率增益图和方向图统称为天线辐射方向图。发射天线的方向性可定义为:最大辐射密度/平均辐射密度,孔径效率越高...博文来自:Trey_CSDN 的CSDN博客

  在相控阵雷达的仿真系统中,信号环境主要由发射信号、杂波、噪声和目标回波信号组成,发射信号主要采用线性调频信号杂波选用典型的瑞利杂波噪声一般则用高斯白噪声发射信号经过时延、频移得到目标回波信号如此,将杂...博文来自:Trey_CSDN 的CSDN博客

  在雷达领域里面,雷达分类广泛。但是有一种雷达是很强大的,那就是相控阵雷达。所谓相控阵雷达,就是通过电流相控,实现机械扫描的原理。相控阵雷达的最基础的想法,是利用了仿生学的原理。类似于苍蝇的眼睛,每一个...博文来自:经天纬地之奇才,济世匡时之智略

  数字信号处理中,通常取有限时间片段进行分析。具体做法:1从信号截取一个时间片段;2对信号进行傅里叶变换、相关分析。信号的截断产生了能量泄漏而FFT算法计算频谱产生栅栏效应从原理上讲这两种误差都是不...博文来自:Trey_CSDN 的CSDN博客

  各类算法大全,music capon 等波束合成算法代码,各中pdf解释文件,合成孔径算法等。

  天线G技术的市场和媒体宣传不断增多,但有一个心照不宣的事实:当前5G面临的技术性挑战还很多。5G的初始行业标准在2018年本年度得到批准,在5G正式投入主流商业应用之前,仍有许多监管问题和无数技术挑...

  雷达中的运动补偿,keystone变换的CZT实现,利用仿真数据的验证

  相控阵雷达基础之作,相控阵雷达技术是作者多年在南京电子技术研究所从事相控阵雷达研制工作的经验与总结,并结合了近5年内为南京电子技术研究所有关科技人员与研究生讲授相控阵技术课程的资料,力求体现设计性、实用性和新颖性。本书主要读者对象为从事相...

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  相控阵天线中文名称:相控阵天线英文名称:phasedarrayantenna定义:用电控方法改变阵列中辐射单元相位,使波束按要求对空间扫描的天线。应用学科:      航空科技(一级学科);航空电子与机载计算机...

  我从智车科技(IV_Technology)上转载来的,第一次发稿还不太会用。热文推荐:自动驾驶模拟软件“无人驾驶汽车的研究越来越多,各环境感知传感器的分布位置也不同,到底这些传感器要遵循一个什么样的布...博文来自:

  接收技术是相控阵雷达最基本的技术之一。本书全面分析了相控阵雷达通道接收技术、相参频率合成技术、波形产生和激励源技术,这三部分内容涵盖了完整的相控阵雷达接收技术,具体有:相控阵雷达对接收机性能的要求,接收机的构成和主要功能;噪声的特性、来源...下载

  相控阵雷达利用大量个别控制的小型天线单元排列成天线阵面,每个天线单元都由独立的移相开关控制,通过控制各天线单元发射的相位,就能合成不同相位波束。本资源提供相控阵波束扫描“动图”的Matlab仿真程序。

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  国内相控阵雷达技术经典教材,由王小谟和张光义两位顶级专家主持编写,雷达技术经典著作。下载

  相控阵雷达天线个波长,主要是提高天线间的隔离,而MIMO则对阵列间距要求不严,因为MIMO的发射波形为正交波形。相控阵天线较少民用,MIMO目前是5G的主要应用技术。仅供参考...博文来自:

  相控阵雷达概论陈泓见电子科技大学格拉斯哥学院02摘要:这篇文章以相控阵雷达为核心,围绕相控阵雷达的研究现状和发展趋势、国外相控阵雷达导引头技术的发展研究展开讨论。对相控阵雷达的发...博文来自:

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