隨着技術發展，如今的汽車智能化程度越來越高，配備的傳感器也越來越多，特別是與輔助駕駛相關的汽車雷達。爲了適配不同的使用場景和功能需求，汽車雷達也分爲很多類型，並且各具優缺點。雖然汽車雷達已經幾乎成爲了汽車的標准配置，日常使用頻率也很高，但是它們具體都是怎么工作的，相互之間又有哪些不同？接下來我們就基於技術原理並結合實際應用場景，帶大家全方位了解一下汽車雷達。
一、什么是汽車雷達
1、概念及分類
雷達（Radar），源於radio detection and ranging的縮寫，意爲“無线電探測和測距”，即採用無线電的方法發現目標並測定其空間位置。簡單來說，雷達的工作原理就是發射電磁波對目標進行照射並接收回波，基於這個過程獲取相應的目標信息。汽車雷達，顧名思義，就是符合車規級要求，應用於汽車或其他地面機動車輛的雷達系統。基於不同的技術路线，汽車雷達主要分爲超聲波、毫米波雷達、紅外雷達和激光雷達，每一個類型都有各自擅長的應用場景。
2、發展歷史
1917年，法國物理學家萊昂·瓦拉赫首次提出使用超聲波進行測距的概念，而汽車雷達早期的商業化探索是由博世和大陸集團主導，2000年左右正式推出第一代汽車雷達傳感器。在最初的實際應用階段，毫米波雷達未能成爲主流，其背後的原因有很多，最主要的還是技術限制。相比之下，超聲波雷達的制造成本更低，因此超聲波雷達在很長一段時間都是汽車雷達的代名詞，主要被用於測距，也就是常見的駐車雷達。早期的駐車雷達一般都放置在車尾，能夠警示位於後方視野盲區內的潛在危險。隨着技術成熟以及硬件成本下降，駐車雷達數量开始逐漸增加，大量分布於車身前後以及兩側，監測範圍更廣。除了傳統的超聲波雷達，精度更高、測距更遠的毫米波雷達近年來發展勢頭相當迅猛，由此還拓展出了更多的功能。
20世紀70年代，人們开始嘗試基於毫米波技術進行汽車雷達的研發，但是由於當時的技術限制，因此這個過程並不順利。直到90年代，得益於微電子技術的發展使雷達小型化成爲可能，這才爲汽車雷達技術奠定了硬件基礎。三菱和奔馳算是最早的兩個“先行者”，分別在1995年和1999年嘗試性地推出搭載雷達的量產車輛。值得一提的是，奔馳的這套系統名爲“Distronic”，其本質就是自適應巡航控制系統，搭載遠程毫米波雷達，並非是短距離的超聲波測距雷達。
事實上，智能汽車的發展直接推動了車載毫米波雷達進入到大衆的主流視野。2015年，特斯拉Model S(配置|詢價)量產車正式交付，Autopilot系統傳感器的應用再次引爆汽車市場智能駕駛乃至無人駕駛的產業布局。全車採用1+12+1傳感器，憑借着出色的駕駛輔助能力，有效強化了毫米波雷達在汽車領域的作用。
雖然汽車雷達已經能夠實現豐富的輔助功能，但是隨着人們對於高階自動駕駛的不懈追求，傳統的超聲波雷達和毫米波雷達也开始顯得捉襟見肘。相比之下，激光雷達可以准確感知周邊環境的三維信息，探測精度更是達到釐米級別。然而，激光雷達的缺點也很明顯，那就是貴！早期的機械式激光雷達動輒幾十萬甚至上百萬，不僅價格昂貴，而且感應器尺寸也比較大，無法應用於汽車領域。
有趣的是，依靠音響起家的Velodyne品牌最早洞察行業發展，轉型成爲專業的激光雷達制造商，並成功推出了知名的64线激光雷達產品。2010年，开始布局無人駕駛汽車的谷歌選用的就是Velodyne激光雷達，也算是成功爲其打了一波廣告。後來，隨着無人駕駛汽車配備激光雷達的市場前景被行業看好，越來越多的科技巨頭紛紛投身車載激光雷達的研發工作。如今，法雷奧、禾賽科技、華爲、大疆覽沃、圖達通等都已成爲車載激光雷達的頭部企業。基於此，車載激光雷達的硬件成本也开始大幅降低。
二、不同類型雷達的工作原理及優缺點
超聲波雷達
超聲波雷達是一種利用超聲波探測目標的傳感器，通過超聲波發射裝置向外發出超聲波，再利用接收器接收反射回來的超聲波時間差來測算距離。在車載傳感器中，超聲波雷達是目前最常見的品種之一，在短距離測量中，超聲波測距傳感器具有非常大的優勢。
目前，常用的探頭工作頻率有40kHz， 48kHz和58kHz三種。一般來說，頻率越高，其靈敏度也就越高，但是水平與垂直方向的探測角度卻會隨着頻率越高而越小，因此駐車雷達一般都採用40kHz的探頭。超聲波雷達價格便宜，防水、防塵效果好，即使有少量泥沙遮擋也不會影響測距，而且短距離探測精度較高。不過缺點也顯而易見，那就是探測距離相對較近，適用範圍較窄。
毫米波雷達
毫米波雷達是一種利用毫米波頻段電磁波探測目標的傳感器，相比之下，毫米波具有較高的頻率和較短的波長。毫米波雷達信號傳輸速度比超聲波更快、更精確。由於傳統的24GHz窄帶毫米波雷達存在一定的局限性，因此目前主流的毫米波雷達傳感技術正朝着76-81GHz頻段、調頻連續波（FMCW）和波束成形天线的方向快速發展。
3D毫米波雷達無法識別靜止物體，同時也缺乏高度信息，技術相對落後。4D毫米波雷達的全稱是“4D毫米波成像雷達”，可以理解爲是3D毫米波雷達的升級版。其增加了俯仰角度測量的能力，能夠對目標進行高維度數據解析，可以實現更豐富的信息感知。相較於超聲波雷達，毫米波雷達的天线更小，功率也更低。此外，毫米波雷達還具備廣視角、高分辨、探測距離遠、能探測靜物等優勢。不過，由於毫米波雷達無法准確判斷障礙物立體輪廓以及物體顏色，因此一般需要與攝像頭搭配使用。
激光雷達
激光並不像紅外线、紫外线等是某一波段的光的總稱，而是有着精確單一顏色和單一波長的光。相較由多種顏色、波長混合的自然光，激光有着亮度高、能量大、方向性好的特點。由於生產波長爲1550nm的激光雷達需要使用昂貴的砷化鎵材料，因此受制於成本因素，用硅材料制造接近可見光波長的905nm激光雷達是目前行業的主流。
在所有雷達中，激光雷達的傳播速度最快，並且其還具備探測精度高、穩定性強、識別障礙物立體輪廓准確等特點。只可惜，激光雷達受天氣環境影響較大，並且對於顏色和圖案的識別能力也很弱。由於激光雷達獲取的原始數據量極大，需要進行復雜的數據處理才能生成實際使用的信息，這就導致激光雷達的體型比較大，而且功耗也很高。此外，激光雷達的制造工藝和組裝難度相較超聲波和毫米波雷達都要更高，這些因素直接影響了其大規模生產和部署能力。
紅外雷達
紅外雷達是指工作在紅外波段的光雷達，紅外雷達傳感器主要是輔助提高駕駛者對前方障礙物的感知能力，即車載夜視系統。根據工作原理的不同，紅外雷達傳感器分爲主動式和被動式。其中，主動式紅外雷達配有紅外光發射源和接收裝置，可以在夜間低照明環境下發現較遠的路面障礙物；被動式紅外雷達則僅依靠一套紅外接收裝置，通過對外界物體反射的紅外信號源進行解析。雖然結構相對簡單，但是在識別精度和距離方面卻明顯不及主動式紅外雷達。
紅外雷達傳感器在昏暗環境中具備較大優勢，不過依賴紅外信號的特性也使得它在白天光线充足時，會受到紅外光源的影響，並不具備全天候工作能力。此外，紅外雷達傳感器的有效探測距離也相對較近，這就導致其使用場景相對單一。雖然能夠提高駕駛者對前方障礙物的感知能力，但是隨着輔助駕駛技術的發展，紅外雷達已經逐步被淘汰，越來越少見了。
標題：質用車:功能各不相同 汽車雷達你了解多少？
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