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到底哪一种探测手段更加适用于自动驾驶

安富利 2021-09-24 09:50 次阅读

# 本期导读

雷达技术一直在汽车的感知系统中扮演着不可替代的角色,然而电动汽车领域焦点之一的特斯拉却打算另辟蹊径,他会带来怎样的新方案?目前主流的感知技术又各具怎样的特点?

据报道,特斯拉从2021年5月份开始,为北美市场制造的Model 3和Model Y将不配备毫米波雷达,其自动驾驶辅助系统Autopilot将由摄像头系统提供运算支持。Model S或Model X虽未调整,但最终也会移除,取而代之的则是基于摄像头的感知系统。

作为自动驾驶行业的领头羊,特斯拉这一决定引起了行业的关注。对于自动驾驶来说,到底哪一种探测手段更加适用于这个行业的发展和应用呢?

毫米波雷达

毫米波雷达是被汽车行业好看的发展方向之一,其最初被引入汽车是为了实现盲点监测和定距巡航,随着技术的发展这两个特性也渐渐从高端车专用普及到了几乎所有车型。

从原理上看,车载毫米波雷达通过天线向外发射毫米波,接收目标反射信号,经后方处理后快速准确地获取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,最终通过中央处理单元(ECU)进行智能处理。

经合理决策后,以声、光及触觉等多种方式告知或警告驾驶员或及时对汽车做出主动干预,从而保证驾驶过程的安全性和舒适性,以减少事故发生几率。

经过这几年的发展,毫米波雷达开始从24GHz迈向了77GHz频段。与24GHz毫米波雷达相比,77GHz毫米波雷达由于体积更小、检测精度更好等优势,而受到了市场的青睐。

在自动驾驶技术推动下,用于车载领域的毫米波雷达也迎来了高速发展,市场规模逐年增加。根据Yole预测,2022年全球车载毫米波雷达市场空间将达到75亿美元。

激光雷达

随着自动驾驶逐步落地,激光雷达也迎来了发挥的舞台。激光雷达通过测量光传播到物体并反射所需要的时间,来提供汽车周围环境的3D点云图。

由于激光雷达可以生成道路的三维视图,在自动驾驶方面能够帮助汽车很好地识别周围环境。尽管自动驾驶业界对激光雷达仍然存在不同的声音,但由于其具备创建周围环境高清3D点云图的能力,通常被认为是自动驾驶汽车的核心传感技术之一。

然而激光雷达一直没有得到大规模的普及,很大一部分原因是由于成本过高。而这种情况随着技术的成熟也得到了缓解。

据日经报道,自动驾驶汽车中使用的一种关键类型传感器的价格正在迅速下跌,例如激光雷达传感器制造商Velodyne Lidar近期开发了一款产品,其价格仅为同类产品的百分之一,诸如此类的用于自动驾驶设计的核心的传感器的成本大幅下降也将加快自动驾驶汽车的发展速度。

从国内方面来看,华为也在致力于降低车规级激光雷达的成本。在今年4月,华为在上海车展展示了一项接近L4级别的无人驾驶技术,它是通过自研的激光雷达算法实现了接近L4级别的自动驾驶。同时华为也宣称要将96线激光雷达的成本降低到200美金以内。

视觉系统

与激光雷达同时发展起来的还有文章开篇所提到的视觉系统。而关于视觉系统用于自动驾驶的讨论,则源自于马斯克多次提及的特斯拉向纯视觉系统的转变。马斯克认为,视觉比雷达“精确得多”。随着视觉处理技术的提高,摄像头可能会把雷达甩在后面。

从优势方面来看,由于摄像头是唯一能够检测颜色的传感器,因此它们是实现交通信号灯检测、道路标志读取等功能的基本要素。它们可以辅助自适应巡航控制和紧急制动功能,也可以作为自动化解决方案中的主传感器。

目前,特斯拉是将视觉系统用于自动驾驶的忠实拥护者。在CVPR 2021线上自动驾驶研讨会(WAD)上,特斯拉人工智能高级总监 Andrej Karpathy发表了主题演讲,揭秘了特斯拉是如何训练100%纯视觉自动驾驶神经网络的。

深度神经网络是自动驾驶技术堆栈的主要组成部分之一,神经网络可基于车载摄像头采集到的图像分析道路、标志、汽车、障碍物和人等信息。特斯拉就是依靠摄像头视觉系统和神经网络处理来实现Autopilot、全自动驾驶(FSD)和某些主动安全功能。

但从特斯拉的布局上看,即使是添加了其他的超声传感器,这类器件也是仅仅用于辅助作用。纯视觉的AutoPilot系统主要依赖于每辆车内嵌入的8个摄像头和12个超声传感器,以及这些传感器生成的实时数据所需的神经网络处理。

特斯拉表示,过渡到以摄像头为主的辅助驾驶系统可能会导致某些功能受到限制,例如车道居中和停车辅助,但这些功能将在未来通过软件更新来恢复。

与激光雷达相比,虽然视觉系统能够为自动驾驶带来成本上的优势,但其发展仍要面临着算法上的挑战。但从另一方面来看,激光雷达成本的下降也离不开软件的支持,而这也将与视觉系统殊途同归。

激光雷达和视觉算法之间的市场竞争依旧会存在,同时成本收益问题仍旧是需要考虑的一个重要方面。不同应用场景下对感知系统的要求不同,技术的选择也会存在差别,市场和用户的反馈也会持续促进感知系统的进化与迭代。

责任编辑:haq

原文标题:谁才是自动驾驶的最终答案?

文章出处:【微信号:AvnetAsia,微信公众号:安富利】欢迎添加关注!文章转载请注明出处。

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HMC7586 71 GHz至76 GHz,E频段I/Q下变频器

HMC6301 毫米波接收器,57 GHz - 64 GHz

和特点 频段:57 - 64 GHz RF信号带宽:最高达1.8 GHz 噪声系数:8 dB(典型值) 接收器增益:0 - 70 dB 数字和模拟RF和IF增益控制 可编程基带增益和滤波器带宽 集成频率合成器 集成镜像抑制滤波器 部分外置的环路滤波器 支持外部LO 片内温度传感器 支持256-QAM调制 集成AM和FM检波器 通用模拟I/Q基带接口 三线式串行数字接口 符合RoHS标准的75引脚晶圆级球栅阵列封装 产品详情 HMC6301是一款完整的毫米波接收器集成电路,采用符合RoHS标准的6 mm × 4 mm晶圆级球栅阵列(WLBGA)封装,包括低噪声放大器(LNA)、镜像抑制滤波器、RF至IF下变频器、IF滤波器、I/Q下变频器和频率合成器。该接收器的工作频率范围为57 GHz至64 GHz,双边调制带宽高达1.8 GHz。集成式频率合成器在250 MHz、500 MHz或540 MHz步长下进行调谐,具有出色的相位噪声,支持高达64 QAM的调制。或者,可以注入外部LO,它支持用户可选LO特性或相位相干发射和接收操作以及高达256 QAM的调制。通过通用模拟基带I/Q接口提供对各种调制格式的支持。接收器器件还内置AM和FM检波器以便解调开关键控(OOK)、频移键控(FSK)或最小...
发表于 02-22 15:14 180次 阅读
HMC6301 毫米波接收器,57 GHz - 64 GHz

ADF5904 4通道、24 GHz接收机下变频器

和特点 用于单端接收机(Rx)输入和本振(LO)输入的集成巴伦 Rx通道增益: 22 dB 噪声系数(NF): 10 dB P1dB: −10 dBm LO输入范围: -8 dBm至+5 dBm Rx至IF隔离: 30 dB RF信号带宽: 250 MHz Rx输出阻抗: 900 Ω差分 LO输入缓冲器: 24 GHz RF和LO S11(50 Ω时): -5 dB 集成模拟输出的温度传感器:±5° 静电放电(ESD)性能 人体模型(HBM):2000 V 充电器件模型(CDM):500 V 通过汽车应用认证 产品详情 ADF5904是一款4通道、24 GHz接收机下变频器。 每个通道包含一个集成片内巴伦的单端RF输入,后接差分低噪声放大器(LNA),以及集成差分输出缓冲器的下变频混频器。 RF LO路径还有片内巴伦。 片内寄存器通过简单的三线式接口进行控制。 ADF5904采用紧凑型32引脚、5 mm × 5 mm LFCSP封装。 应用 汽车雷达 工业雷达 微波(μW)雷达传感器 方框图...
发表于 02-22 15:07 326次 阅读
ADF5904 4通道、24 GHz接收机下变频器

ADMV4420 具有集成小数 N 分频 PLL 和 VCO 的 K 波段下变频器

和特点 RF 前端集成了 RF 巴伦和 LNA双平衡有源混频器,带高动态范围 IF 放大器具有低相位噪声和多核 VCO 的小数 N 频率合成器采用集成 LDO 稳压器的 5 V 电源供电输出 P1dB:7 dBm输出 IP3:16 dBm转换增益:36 dB噪声指数:7 dBRF 输入频率范围:16.95 GHz 至 22.05 GHz内部 LO 频率范围:16.75 GHz 至 21.15 GHzIF 频率范围:900 MHz 至 2500 MHz单端 50 Ω 输入阻抗和 75 Ω IF 输出阻抗可通过 4 线 SPI 编程32 引脚, 5 mm × 5 mm LFCSP 产品详情 ADMV4420 是一款高度集成的双平衡有源混频器,集成了小数 N 分频频率合成器,非常适合下一代 K 波段卫星通信。RF 前端由集成的 RF 巴伦和低噪声放大器(LNA)组成,可实现最佳的 7 dB 单边带噪声指数,同时最大限度地减少外部元件。此外,高动态范围 IF 输出放大器提供 36 dB 的标称转换增益。集成的低相位噪声、小数 N 分频锁相环(PLL),带有多核压控振荡器(VCO)和内部 2 倍乘法器,可为双平衡混频器产生必要的片内 LO 信号,无需外部频率合成。多核 VCO 使用内部自动校准程序,使得 PLL 可选择必要设置,并锁定约 400 μs。...
发表于 02-22 15:07 199次 阅读
ADMV4420 具有集成小数 N 分频 PLL 和 VCO 的 K 波段下变频器

ADF5902 24 GHz、ISM 频段、多频道 FMCW 雷达变送器

和特点 24 GHz 至 24.25 GHz VCO(工业、科学和医疗(ISM)射频频段) 双通道 24 GHz 功率放大器,输出为 8 dBm 单端输出 具有静音功能的双通道多路复用输出 可编程输出功率 LO 输出缓冲区 射频频率范围:24 GHz 至 24.25 GHz 功率控制检波器 辅助 8 位 ADC 高速和低速 FMCW 斜坡生成 25 位固定模数可实现亚赫兹频率分辨率 PFD 频率高达 110 MHz 归一化相位本底噪声为 −222 dBc/Hz 可编程电荷泵电流 ±5°C 温度传感器 4 线 SPI ESD 性能 HBM:2000 V CDM:250 V 符合汽车应用要求 产品详情 ADF5902 是一款 24 GHz 变送器(Tx)单片微波集成电路(MMIC),具有片内 24 GHz 压控振荡器(VCO)。VCO 具有分数 N 频率合成器,并具有波形生成功能、可编程网格阵列(PGA)和用于雷达系统的双变送器通道。片内 24 GHz VCO 为两个变送器通道和本地振荡器(LO)输出生成 24 GHz 信号。每个变送器通道包含一个功率控制电路。还有一个片内温度传感器。所有片内寄存器的控制都是通过简单的四线串行外设接口(SPI)实现的。ADF5902 采用紧凑式 32 引脚 5 mm × 5 mm LFCSP 封装。应用...
发表于 02-22 15:06 267次 阅读
ADF5902 24 GHz、ISM 频段、多频道 FMCW 雷达变送器

ADF5901 24GHz VCO + PGA + 2通道PA输出

和特点 24 GHz至24.25 GHz压控振荡器(VCO) 具有8 dBm输出的2通道24 GHz功率放大器(PA) 单端输出 具有静音功能的2通道Muxed输出 可编程输出功率 N分频器TX输出(鉴频器) 24GHz LO输出缓冲器 250MHz信号带宽 电源控制检波器 辅助8位ADC ±5°C温度传感器 4线式串行外设接口(SPI) 静电放电(ESD)性能 人体模型(HBM):2000 V 充电器件模型(CDM):250 V 通过汽车应用认证 产品详情 ADF5901是一款24 GHz Tx单片微波集成电路(MMIC),片内集成24 GHz VCO和PGA,并有两个Tx通道,适用于雷达系统。片内24 GHz VCO产生用于2个Tx通道和LO输出的24 GHz信号。每个Tx通道包含一个功率控制电路。还有一个片内温度传感器。所有片内寄存器均通过简单的4线式接口进行控制。ADF5901采用紧凑型32引脚、5 mm × 5 mm LFCSP封装。应用 汽车雷达 工业雷达 微波雷达传感器 工业传感器 精密仪器 油箱液位传感器 智能传感器 开门 节能 商用传感器:对象检测和跟踪 汽车、船舶、飞机和UAV(无人机):防撞 智能运输系统:智能交通监控和控制 监控和安全 方框图...
发表于 02-22 15:05 504次 阅读
ADF5901 24GHz VCO + PGA + 2通道PA输出

HMC6300 60 GHz毫米波发射器,57 GHz - 64 GHz

和特点 频段:57 - 64 GHz RF信号带宽:最高达1.8 GHz 针对1 dB压缩的输出功率:15 dBm 增益:5 - 35 dB 数字和模拟RF和IF增益控制 集成频率合成器 集成镜像抑制滤波器 部分外置的环路滤波器 支持外部LO 片内温度传感器 支持256-QAM调制 集成MSK调制器 通用模拟I/Q基带接口 三线式串行数字接口 符合RoHS标准的65引脚晶圆级球栅阵列封装 产品详情 HMC6300BG46是一款完整的毫米波发射器集成电路,采用符合RoHS标准的6 mm x 4 mm晶圆级球栅阵列(WLBGA)封装,工作频率范围为57 GHz至64 GHz,调制带宽高达1.8 GHz。集成式频率合成器在250、500或540 MHz步长下进行调谐,具有出色的相位噪声,支持高达64-QAM的调制。或者,可以注入外部LO,它支持用户可选LO特性或相位相干发射和接收操作以及高达256-QAM的调制。通过通用模拟基带IQ接口提供对各种调制格式的支持。发射器芯片还支持专用FSK、MSK、OOK调制格式,从而实现更低成本和功耗的串行数据链路,而无需使用高速数据转换器。差分输出向100 Ω负载提供高达15 dBm的线性输出功率。同时支持单端操作,最高12 dBm。与HMC6301BG46一起,完整的60 G...
发表于 02-22 12:05 312次 阅读
HMC6300 60 GHz毫米波发射器,57 GHz - 64 GHz