自动驾驶传感器中如何现在激光雷达和毫米波雷达？

近几年，自动驾驶始终是一个热门话题，自动驾驶层级的不断提升对传感器的要求有着新的变化，比如在数量上的增加，在分辨率上的提升等。

  目前自动驾驶传感器还是多传感器融合的方案较为常见，其中，以激光雷达为主还是毫米波雷达为主一直颇受争议，故今天给大家对比一下毫米波雷达与激光雷达。   在详细对比之前我们可先粗略看下两者的对比表，如下所示  

性能	毫米波雷达	激光雷达
测距/测速	纵向精度高，横向精度低	高精度
感知距离	最高可达200m	150米（中长距）
行人、物体识别	难以识别	3D建模，易识别
道路标线、交通信号	无法识别	无法识别
恶劣天气（雨雪雾等）	不受影响	易受影响
光照	不受影响	不受影响
电磁干扰/电磁屏蔽	易受影响	不受影响
算法、技术成熟度	较高	成本高，门槛高
成本	较高	高

简单来讲，探测精度激光雷达胜于毫米波雷达，抗环境干扰能力毫米波雷达胜于激光雷达，抗电磁干扰激光雷达胜于毫米波雷达，价格毫米波雷达胜于激光雷达，这一对比，不分伯仲。   不过目前为提升毫米波雷达的分辨率，提高其探测距离，各毫米波雷达企业相继推出4D毫米波雷达产品，该产品相对于激光雷达来讲，或许有一定的优势，如后给大家详细介绍一下他们的性能对比。

Part.01   工作原理

从工作原理上来讲，激光雷达和毫米波雷达基本类似，都是利用回波成像来构显被探测物体的，就相当于人类用双眼探知而蝙蝠是依靠超声波探知的区别。   激光雷达是一种利用光波进行测量的主动探测方式。主动探测方式是指探测系统通过接收自身发出的信号回波来进行测量，区别于例如摄像机等通过接收环境光获取信号的被动探测方式。激光雷达通过测量激光从发出经障碍物反射到被传感器接收所经历的时间，来计算障碍物的距离。

      MEMS激光雷达工作原理图

毫米波雷达发射出去的电磁波是一个锥状的波束，这个波段的天线主要以电磁辐射为主。当目标向雷达天线靠近时，反射信号频率将高于发射机频率；反之，当目标远离天线而去时，反射信号频率将低于发射机率。由多普勒效应所形成的频率变化叫做多普勒频移，它与相对速度V成正比，与振动的频率成反比。如此，通过检测这个频率差，可以测得目标相对于雷达的移动速度，也就是目标与雷达的相对速度。根据发射脉冲和接收的时间差，可以测出目标的距离。同时用频率过滤方法检测目标的多普勒频率谱线，滤除干扰杂波的谱线，可使雷达从强杂波中分辨出目标信号。  

Part.02

探测精度

从探测精度上来讲，激光雷达具有探测精度高、探测范围广及稳定性强等优点，在精确度方面，毫米波雷达的探测距离受到频段损耗的直接制约（想要探测的远，就必须使用高频段雷达），也无法感知行人，并且对周边所有障碍物无法进行精准的建模。这一点就大不如激光雷达。   Part.03

抗干扰能力

从抗干扰能力上来讲，由于激光雷达通过发射光束进行探测，受环境影响较大，光束受遮挡后就不能正常使用，因此无法在雨雪雾霾天，沙尘暴等恶劣天气中开启，而毫米波导引头穿透雾、烟、灰尘的能力强，因此可以在糟糕的天气中探测，在这一点上毫米波雷达更胜一筹。   Part.04

价    格

从价格上来讲，激光雷达比毫米波雷达贵很多，不单单是从本身传感器的成本来讲，激光雷达的数据处理单元等配套的相关也很贵。虽然近几年来，各激光厂家不断在降低其成本，激光雷达的价格已经从10万美元的区间，下降到了100美元的区间，但这100美元的产品并非车规量产雷达，100美元的激光雷达一般是用于短距盲区探测，真正车规级激光雷达都在1000美元左右。   毫米波雷达价格在100美元以内，尤其是角雷达，一般来讲就100~200元人民币，前装前雷达向价格在300~400元人民币。   总的来讲，激光雷达数百美元的产品，大多是使用在L3级别自动驾驶或作为L4级别自动驾驶盲区探测雷达，数千美元的产品，则可以作为L4级别自动驾驶的主雷达，用于远距离、大范围的探测。目前车载量产级别激光雷达价格对比毫米波雷达价格是1000美金对50美金。  

代表厂家激光雷达价位
代表企业	产品	价格（美元）	时间
Velodyne	64线机械式	8万	2018年
	64线机械式	2万	2018年
	64线机械式	4000	2018年
	固态Velarray	500	2020年
	固态Velabit	100	2020年
禾赛	PandarQT	4999	2020年
大疆Livox	LivoxHorizon	999	2020年
	Tele－15	1499	2020年
速腾聚创	固态RS－LiDAR－M1Simple	1898	2020年
Luminar	半固态	500	2019年
Innoviz	半固态	400-500	2020年
Aeva	半固态	500	2019年
Innovusion	半固态	800	2021年
华为	半固态	200	2021年
Quanergy	固态	250（大规模采购），最终100	2017年

数据来源：兴业证券、网络

Part.05

搭载情况

自动驾驶技术分为两种，一种采用摄像头+毫米波雷达；一种采用激光雷达。出于成本考虑，L2级别自动驾驶以摄像头+毫米波雷达为主。  

激光雷达搭载状况：   奥迪和法雷奥从2017年就开始合作，将法雷奥的SCALA LiDAR集成到奥迪A8中。现在，激光雷达也出现在其它车型中，如奥迪A6、A7、Q7和Q8。目前国内未有搭载车规级激光雷达的量产上市车型，不过，9月份上市的小鹏P5将成为首款搭载激光雷达量产车。      

毫米波雷达搭载状况：   毫米波雷达搭载的上市车型还是较为常见，现阶段，毫米波雷达已在中高端车型上普及，大众CC、全新迈腾，沃尔沃XC60、S60、XC90、S90，奔驰C级、E级、S级、R级、CLS、CL、GLK，丰田皇冠，雷克萨斯GS460、RX350，全新奥迪A8、凯迪拉克CT6等，随着汽车智能化程度的不断提升，毫米波雷达将逐渐从高端车专用普及到几乎所有车型。如上汽R汽车ES33、蔚来ET7、2021款理想ONE、斯柯达明锐PRO、长安欧尚X7 PLUS、长城WEY2021款VV6等等。      

Part.06 最新趋势

激光雷达的发展趋势：   激光雷达向着高线束发展，要做到L4级别的自动驾驶，至少要达到100线。 激光雷达逐渐从机械式到MEMS和纯固态的演进，据了解，目前还是MEMS为主，纯固态的激光雷达还不是很成熟。    

  毫米波雷达的发展趋势：   毫米波雷达向着高分辨率、长测距发展，如目前部分企业推出的4D毫米波雷达，4D毫米波雷达的出现不仅是在维度上多了高度一维，更是弥补了传统毫米波雷达的点云缺陷。          

通过对比来看，目前还是以毫米波雷达为主的自动驾驶技术方案为主，结合即将上市的首款搭载激光雷达量产车小鹏P5来看（小鹏P5配备了2个激光雷达、12个超声波传感器、5个毫米波雷达、13个高感知摄像头以及1套亚米级高精定位单元），各传感器取长补短，相互融合，共同提升自动驾驶的安全性是趋势，在相互融合的过程中增加成本的考量亦会使客户接受度更高，让自动驾驶更加快速的落地普及。

编辑：黄飞