毫米波雷达

 毫米波雷达通过发射无线电信号（毫米波波段的电磁波）并接收反射信号来测定汽车车身周围的物理环境信息（如汽车与其他物体之间的相对距离、相对速度、角度、运动方向等），然后根据所探知的物体信息进行目标追踪和识别分类，进而结合车身动态信息进行数据融合，完成合理决策，减少事故发生几率。

 毫米波雷达不受天气状况限制，即使是雨雪天都能正常运作，穿透雾、烟、灰尘的能力强。因此被广泛应用于车载距离探测，毫米波雷达在自动驾驶中最常见的三种用途是： 

1. ACC（自适应巡航）

2. BSD&LCA（盲点监测和变道辅助）

3. AEB（自动紧急制动，通常配合摄像头进行数据融合）

毫米波雷达分类

频率在10GHz~200GHz的电磁波，由于其波长在毫米量级，因此处于该频率范围的电磁波也被工程师们称为毫米波。

应用在自动驾驶领域的毫米波雷达主要有3个频段，分别是24GHz，77GHz和79GHz。不同频段的毫米波雷达有着不同的性能和成本。

短距离雷达：24GHz频段

处在该频段上的雷达的检测距离有限，因此常用于检测近处的障碍物。在自动驾驶系统中常用于感知车辆近处的障碍物，为换道决策提供感知信息。

长距离雷达：77GHz频段

性能良好的77GHz雷达的最大检测距离可以达到160米以上，因此常被安装在前保险杠上，正对汽车的行驶方向。

如下图右下角的棕色区域，为特斯拉AutoPilot 2.0中所配备的长距离毫米波雷达，及其感知范围。

长距离雷达能够用于实现紧急制动、高速公路跟车等ADAS功能；同时也能满足自动驾驶领域，对障碍物距离、速度和角度的测量需求。

长距离雷达：79GHz频段

该频段的传感器能够实现的功能和77GHz一样，也是用于长距离的测量。

根据公式：光速 = 波长 * 频率，频率更高的毫米波雷达，其波长越短。波长越短，意味着分辨率越高；而分辨率越高，意味着在距离、速度、角度上的测量精度更高。因此79GHz的毫米波雷达必然是未来的发展趋势。

毫米波雷达相比于激光有更强的穿透性，能够轻松地穿透保险杠上的塑料，因此常被安装在汽车的保险杠内。这也是为什么很多具备ACC（自适应巡航）的车上明明有毫米波雷达，却很难从外观上发现它们的原因。

然而实际开发的过程中，在自动驾驶领域应用毫米波雷达有一下三点挑战。

挑战1：数据稳定性差 

数据的不稳定性对后续的软件算法提出了较高的要求。加大了工程师的工作难度。

挑战2：对金属敏感 

由于毫米波雷达发出的电磁波对金属极为敏感，在实际测试过程中会发现近处路面上突然出现的钉子、远距离外的金属广告牌都会被认为是障碍物。一旦车辆高速行驶，被这些突然跳出的障碍物干扰时，会导致刹车不断，导致汽车的舒适性下降。

挑战3：高度信息缺失

毫米波雷达的数据只能提供距离和角度信息，不能像激光雷达那样提供高度信息。没有高度信息的障碍物点会给技术开发带来很多挑战。

超声波雷达

超声波雷达又名倒车雷达。常见的超声波雷达有两种。第一种是安装在汽车前后保险杠上的，也就是用于测量汽车前后障碍物的倒车雷达，这种雷达业内称为UPA；第二种是安装在汽车侧面的，用于测量侧方障碍物距离的超声波雷达，业内称为APA。作为无人车上成本最低的传感器，挖掘超声波雷达的潜力是工程师们不断在琢磨的事。

UPA和APA的探测范围和探测区域都太相同，如下图所示。图中的汽车配备了前后向共8个UPA，左右侧共4个APA。

UPA超声波雷达

UPA超声波雷达的探测距离一般在15~250cm之间，主要用于测量汽车前后方的障碍物。

如图所示，为单个UPA的探测范围示意图。

APA超声波雷达

APA超声波雷达的探测距离一般在30~500cm之间。APA的探测范围更远，因此相比于UPA成本更高，功率也更大。

如图为单个APA的探测范围示意图。

APA的探测距离优势让它不仅能够检测左右侧的障碍物，而且还能根据超声波雷达返回的数据判断停车库位是否存在。