测距技术 超声波、毫米波、激光雷达LIDAR

超声波

技术成熟，成本之选

声波传输慢，高速时误差大

超声波雷达有40kHz、48kHz和58kHz三种，频率越高，灵敏度越高，探测角度越小。在工作状态，通过收发超声波，超声波雷达能以1-3cm精度测算0.2-5m范围内的障碍物。然而，由于工作频率属于声波范围，超声波雷达的不足也是显而易见的。尤其是汽车在高速行驶过程中，由于超声波信号的传播延迟，接收到的信息会出现一定的延迟。另外，超声波设备也存在方向性差的问题，需要更多的设备来覆盖同一个区域，而且天气条件也会极大地影响它们的探测效果。

为什么天气有影响？

应该是说天气变化大影响传播速度

1、优势：超声波的能量消耗较缓慢，在介质中传播的距离比较远，穿透性强，测距的方法简单，成本低。

2、劣势：超声波雷达在速度很高情况下测量距离有一定的局限性，这是因为超声波的传输速度很容易受天气情况的影响，在不同的天气情况下，超声波的传输速度不同，而且传播速度较慢，当汽车高速行驶时，使用超声波测距无法跟上汽车的车距实时变化，误差较大。另一方面，超声波散射角大，方向性较差，在测量较远距离的目标时，其回波信号会比较弱，影响测量精度。但是，在短距离测量中，超声波测距传感器具有非常大的优势。

毫米波

向77-79GHz迈进

相比激光雷达的复杂反射镜和激光器，毫米波雷达的装置要简单多了，但它的信号传输速度比超声波更快、更精确。毫米波雷达通常工作在24GHz和77-79GHz，基本不受热或光等环境因素的影响。毫米波天线也比超声波天线小得多，功率更低，很容易与车辆设计融为一体。另外，它们可以调整为短、长、宽或窄的探测范围，以满足特定应用的需要。传统的24 GHz窄带汽车雷达在区分物体和区分人、狗、其他汽车等方面有一定的局限性。目前，以24GHz窄带传感器为主流的汽车雷达传感技术正朝着76-81GHz频段、调频连续波（FMCW）和波束成形天线的方向快速发展。其中，76GHz用于远程检测，77-81GHz频段用于短距离、高精度检测。我们知道，距离测量误差和最小可分辨距离与带宽成反比。

从24GHz过渡到79GHz，在距离分辨率和精确度方面的性能可提高近20倍。也就是说，24GHz系统的距离分辨率为75cm，将其换成79GHz系统，那么分辨率就将达到4cm，能够更好地检测相邻的多个物体。同样，在波长较小的情况下，速度测量的分辨率和精度也将成比例的提高。采用79GHz雷达系统的另一个优势是设备的尺寸和重量将大幅下降。由于79GHz信号的波长约为24GHz系统的三分之一，因此79GHz天线的总面积只相当于24GHz天线的九分之一。开发人员可以使用更小更轻的传感器，并且很容易将其隐藏起来，以获得更好的燃油经济性和汽车外形设计。可以说，76-81GHz毫米波雷达是一个面向未来的ADAS以及自动驾驶的传感技术。

激光雷达LIDAR

精度最高，光照强了不行，距离很难突破200m

激光雷达可以提供最精确的三维地图，并能扫描自动驾驶汽车周围的360度空间，范围可达100米左右。有些激光雷达系统甚至提供多达64个通道，每秒扫描超过100万个点。这些信息量可提供2厘米的高精度，以应对不断变化的环境。除了获得位置信息，激光信号的反射率还可以区分目标物质的材质。

但激光雷达会比较容易受到自然光或是热辐射的影响，在自然光强烈或是辐射区域的时候，激光雷达将会被消弱很多而且激光雷达的造价成本高，对工艺水平要求也比较高。而毫米波雷达而言，虽然抗干扰能力较强，但是距离和精确度确实硬伤，而且在行车环境下，处于多重波段并存的环境下对毫米波的影响是极大的。毫米波对于较远处的探测能力也是极为有限的。

简单来说，激光雷达精度更高，但价格昂贵。

但从探测距离和抗干扰性的方面来看，毫米波雷达的表现会更突出一些。由于波长的原因，毫米波雷达的探测距离可以轻松超过200米，而激光雷达一般不到150米，在高速行驶的场景里，毫米波雷达更适合。相比于激光雷达的抗干扰性受环境影响较大，在雾霾、雨雪等极端天气中，毫米波雷达的穿透雾、烟、灰尘的能力也要更强一些。

 

超声波雷达的优势在于短距离测量，超声波雷达受天气情况影响大、传播速度不稳定，且传播速度慢，车辆高速行驶上跟不上变化。不同温度情况下，测量的距离也不同，在测量较远距离的目标时，其回波信号会比较弱，无法精确描述障碍物的位置。

毫米波雷达的优势是测距离较远和速度识别，抗干扰能力强。这是因为毫米波雷达波束窄、角分辨力高、频带宽、隐蔽性好，与红外、激光设备相比较，具有对烟、尘、雨、雾良好的穿透传播特性，不受恶劣天气的影响，抗环境变化能力强。w