攝像頭

攝像頭一般由鏡頭(Lens)，圖像傳感器(ImageSensor)，圖像信號處理器(ImageSignal Processor, ISP)，串行器發(fā)送(Serializer)組成。一般步驟是，鏡頭采集到物體的基本信息然后由Image Sensor進行一定處理后再交于ISP處理之后串行化傳輸。傳輸方式同樣可分為在同軸電纜或雙絞線上基于LVDS傳輸或者直接通過以太網(wǎng)傳輸。

1. 障礙物探測 ：測速和測距（車輛使用需雙目以上）；
2. 車道線的檢測：車道線提?。?/span>
3. 道路信息讀?。航煌ㄐ盘枱糇R別，交通標(biāo)志識別；
4. 地圖構(gòu)建與輔助定位；

5. 其他交通參與者探測與識別 - 車輛探測、行人探測、動物探測。

毫米波雷達

雷達本質(zhì)是電磁波，信號被其發(fā)射路徑上的物體阻擋繼而會發(fā)生反射。通過捕捉反射的信號，可以確定物體的距離、速度和角度。毫米波雷達可發(fā)射波長為 1-10mm，頻率 30-300GHZ 的電磁波信號。波長越短，發(fā)生衍射的尺寸也越低，意味著可檢測的物體尺寸越精細，具有高解析度。工作頻率為76–81GHz（對應(yīng)波長約為 4mm）的毫米波系統(tǒng)將能夠檢測小至零點幾毫米的移動。

但是雷達頻段屬于政府嚴(yán)格管控資源，各國對車載毫米波雷達的應(yīng)用頻段主要集中在24G，60G，77G和79GHz。

在結(jié)構(gòu)方面，車載雷達一般采取FMCW（調(diào)頻連續(xù)波）的工作方式。FMCW雷達收發(fā)同時，理論上不存在脈沖雷達所存在的測距盲區(qū)，且可直接測量多普勒頻移和靜態(tài)目標(biāo)概率。

毫米波雷達的技術(shù)優(yōu)缺點如下：

1. 毫米波雷達無法提供高度信息，能感知物體的方位，但是不知道是否懸空的；

2. 雷達原理決定主要依靠多普勒效應(yīng)來檢測移動目標(biāo)，靜止物體極易與地面回波等信息摻雜在一起導(dǎo)致誤判；

3. 雷達較難感知近距離相鄰車道的兩輛車；

4. 雷達的空間分辨精度一般，數(shù)據(jù)較難用于物體類型識別

5. 人如果在橫向從道路旁邊穿過馬路，雷達無法分辨是人還是路邊矮灌木，且由于橫向速度感知能力弱，此時無法依靠前向雷達做側(cè)邊環(huán)境感知。

6. 雷達極易受金屬反射干擾，因此對路面上易拉罐等物體容易發(fā)生誤判；

7. 雷達容易受道路坡道反射的影響，給出錯誤的障礙物數(shù)據(jù)。

超聲波雷達

超聲波雷達類型主要分為以下幾種：

1)安裝在前后保險杠上的UPA：探測距離15-250cm，主要用于測量汽車前后方的障礙物。

2)安裝在側(cè)邊的APA：探測距離30-500cm。探測距離比UPA遠，需求發(fā)射功率更高，價格更貴。主要用于自動泊車。

超聲波雷達的優(yōu)缺點如下：

優(yōu)點：超聲波的能量消耗較緩慢，在介質(zhì)中傳播的距離比較遠，穿透性強，測距的方法簡單，成本低。

劣點：超聲波雷達在速度很高情況下測量距離有一定的局限性，這是因為超聲波的傳輸速度很容易受天氣情況的影響，在不同的天氣情況下，超聲波的傳輸速度不同，而且傳播速度較慢，當(dāng)汽車高速行駛時，使用超聲波測距無法跟上汽車的車距實時變化，誤差較大。另一方面，超聲波散射角大，方向性較差，在測量較遠距離的目標(biāo)時，其回波信號會比較弱，影響測量精度。但是，在短距離測量中，超聲波測距傳感器具有非常大的優(yōu)勢。

激光雷達(LIDAR)

LiDAR關(guān)鍵部件按照信號處理的信號鏈包括控制硬件DSP（數(shù)字信號處理器）、激光驅(qū)動、激光發(fā)射發(fā)光二極管、發(fā)射光學(xué)鏡頭、接收光學(xué)鏡頭、APD（雪崩光學(xué)二極管）、TIA（可變跨導(dǎo)放大器）和探測器。其中除了發(fā)射和接收光學(xué)鏡頭外，都是電子部件。隨著半導(dǎo)體技術(shù)的快速演進，性能逐步提升的同時成本迅速降低。但是光學(xué)組件和旋轉(zhuǎn)機械則占據(jù)了激光雷達的大部分成本。

按驅(qū)動形式分，可分為機械式，MEMS，相控陣，泛光面陣式（FLASH）。

機械式結(jié)構(gòu)需要復(fù)雜的機械結(jié)構(gòu)，同時點云的測量又需要對安裝進行精確定位?？紤]環(huán)境和老化的影響，平均的失效時間僅1000-3000小時，難以達到車廠最低13000小時的要求。且由于LiDAR安裝在車頂，民用領(lǐng)域需考慮外界養(yǎng)護的問題，如洗車的影響。因此機械式結(jié)構(gòu)極大的限制了成本和應(yīng)用推廣。

MEMS式利用微電子機械系統(tǒng)的技術(shù)驅(qū)動旋鏡，反射激光束指向不同方向。固態(tài)激光雷達的優(yōu)點包括了：數(shù)據(jù)采集速度快，分辨率高，對于溫度和振動的適應(yīng)性強；通過波束控制，探測點（點云）可以任意分布，例如在高速公路主要掃描前方遠處，對于側(cè)面稀疏掃描但并不完全忽略，在十字路口加強側(cè)面掃描。而只能勻速旋轉(zhuǎn)的機械式激光雷達是無法執(zhí)行這種精細操作的。

典型應(yīng)用有法雷奧SCALA激光雷達。目前應(yīng)用在奧迪A8(第一款L3級的自動駕駛車輛)。安裝在前保險杠位置，使用MEMS技術(shù)得到145°的掃描角度，80m的探測距離。

光相控陣技術(shù)的激光雷達的原理采用光可控相位技術(shù)使出射光線發(fā)射角發(fā)射變化。主要利用光的干涉原理。可以通過改變不同縫中入射光線的相位差即可改變光柵衍射后中央明紋（主瓣）的位置。其主要的優(yōu)缺點如下：

優(yōu)點：

①結(jié)構(gòu)簡單、尺寸?。河捎诓恍枰D(zhuǎn)部件，可以大大壓縮雷達的結(jié)構(gòu)和尺寸，提高使用壽命，并降低成本。

②標(biāo)定簡單：機械式激光雷達由于光學(xué)結(jié)構(gòu)固定，適配不同車輛往往需要精密調(diào)節(jié)其位置和角度，固態(tài)激光雷達可以通過軟件進行調(diào)節(jié)，大大降低了標(biāo)定的難度。

③掃描速度快：不用受制于機械旋轉(zhuǎn)的速度和精度，光學(xué)相控陣的掃描速度取決于所用材料的電子學(xué)特性，一般都可以達到MHz量級。

④掃描精度高：光學(xué)相控陣的掃描精度取決于控制電信號的精度，可以達到千分之一度量級以上。

⑤可控性好：光學(xué)相控陣的光束指向完全由電信號控制，在允許的角度范圍內(nèi)可以做到任意指向，可以在重點區(qū)域進行高密度的掃描。

⑥多目標(biāo)監(jiān)控：一個相控陣面可以分割為多個小模塊，每個模塊分開控制即可同時鎖定監(jiān)控多個目標(biāo)。

缺點：

①掃描角度有限：調(diào)節(jié)相位最多只能讓中央明紋改變約±60°，實際做到360°采集的話一般需要6個。

②旁瓣問題：光柵衍射除了中央明紋外還會形成其他明紋，這一問題會讓激光在最大功率方向以外形成旁瓣，分散激光的能量。

③加工難度高：光學(xué)相控陣要求陣列單元尺寸必須不大于半個波長，一般目前激光雷達的工作波長均在1微米左右，故陣列單元的尺寸必須不大于500nm。而且陣列密度越高，能量也越集中，這都提高了對加工精度的要求，需要一定的技術(shù)突破。

④接收面大、信噪比差：傳統(tǒng)機械雷達只需要很小的接收窗口，但固態(tài)激光雷達卻需要一整個接收面，因此會引入較多的環(huán)境光噪聲，增加了掃描解析的難度。