ADAS(高級駕駛輔助系統)利用安裝在車輛上的各種傳感器,在行車過程中感知周圍環境,收集數據,進行分析和辨識,采取干預或預警。激光雷達作為這幾年新興的傳感器之一,在ADAS細分市場FCW(前方碰撞預警系統)中逐漸被“賞識”。
圖1 FCW系統構成圖
激光雷達作為傳感器,通過測量車輛與前方障礙物的相對距離、車速和角度,然后FCW系統根據該數據判斷碰撞的危險程度,并根據危險等級發出警報或警告信號,提醒駕駛員做出減速或制動等相對應的措施,達到避免碰撞的目的。
圖2 激光雷達作為傳感器工作示意圖
如何安裝激光雷達,實現前向防撞預警功能呢?
以北醒新品TF03激光雷達為例,醒哥列舉了以下兩種安裝方案:
單臺安裝
TF03激光雷達可安裝在汽車的散熱格柵或其他可指向汽車行駛方向的位置,實時測量前方障礙物的距離,控制單元獲取前方障礙物的距離數據后,得出相對車速與預警距離,將判斷結果傳輸給執行單元,執行單元采取相應措施,避免碰撞發生。
圖3 單臺安裝激光雷達測距示意圖
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3臺安裝
將3臺激光雷達并排安裝在汽車的散熱格柵或其他可指向汽車行駛方向的位置(可按照需求選擇其他數量),可選擇將3個光斑覆蓋需要探測的區域(也可安裝在車前方左中右,均向前探測,減小近距離探測盲區)。啟動后,3臺雷達同時測量前方障礙物的距離,控制單元獲取前方障礙物的大致方位、距離后,得出相對車速與預警距離,將判斷結果傳輸給執行單元,執行單元采取相應措施,從而避免碰撞發生。
圖4 3臺安裝激光雷達測距示意圖
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為什么要選擇激光雷達作為傳感器呢?
首先是激光雷達技術本身的突破。激光雷達利用ToF(時間飛行原理),通過發射激光光束進行探測,并根據兩次測量的距離值和時間差來計算相對速度。測量精度相較于傳統傳感器更精確。另外,隨著技術純熟和產品量產,激光雷達的性價比高,如果再加上安裝成本,整體價格優勢更加明顯。
圖5 北醒TF03激光雷達測距原理示意圖
其次是相較于傳統傳感器,激光雷達在一定程度上融合了更多優勢。
圖6 單點激光雷達與傳統傳感器比較
激光雷達相比攝像頭,覆蓋距離相對較遠。與北醒TF03激光雷達(以下簡稱TF03激光雷達)長達180m的探測距離相比,目前市場上較好的攝像頭覆蓋距離只是大約在100m左右,而隨著距離越遠,攝像頭的精度越差,而TF03激光雷達距離分辨力為1cm,不會受到距離變化(有效量程范圍內)而影響精度下降。激光雷達全天候可工作,不受黑夜影響,而攝像頭本身不具備夜視功能,夜間無法工作,且易受環境光干擾,可靠性較低。不過,攝像頭具備識別車道、交通標識、行人等獨特之處,這種獲取環境景象的信息的功能,目前其他傳感器暫時無法完全替代。
圖7 攝像頭搭配汽車工作示意圖
激光雷達相比毫米波雷達,識別細小物體功能較強,特別是單點激光雷達,準直度較好,測量精確可靠。毫米波雷達利用電磁波測量車距,容易受到電磁干擾,產生誤報。并且毫米波探測范圍較大,在某些特殊場景下,也容易將周圍非障礙物誤報。激光雷達則不會收到電磁影響,且探測角度較小,精度高,不會因范圍太大而產生誤報情況。在產品成本及整體安裝成本上,TF03激光雷達的成本,比單車道毫米波雷達價格優勢強很多。但是,激光雷達也會受到天氣某種程度上的影響,毫米波則在抗環境干擾能力上表現出色。
圖8 毫米波雷達工作示意圖
當然,沒有任何一種技術是完美的,無論是攝像頭、毫米波,還是激光雷達。但是擁抱新技術的腳步卻不能停歇,創造遠比復制更有價值。歡迎各位在評論區與醒哥探討,也歡迎各位轉發,測試北醒TF03激光雷達新產品!
北醒(北京)光子科技有限公司是一家中外合資的國家高新技術企業。公司在北京海淀區科實大廈,員工共計80余人。公司專注于固態激光雷達的研發和制造。公司2016年獲得順為資本、IDG資本和科沃斯的A+輪投資。
其激光雷達已完成產品的量產,并具備完整的知識產權和認證,現已登陸美國、歐洲和日本市場。其產品可廣泛應用于無人駕駛(避障導航)、無人機(農業植保領域)、機器人(智能家居)、AGV(工業領域倉儲物流)等領域。
2016年獲得奧迪創新的冠軍,2017年入駐博世加速器。
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