无人驾驶技术——Radar雷达

上一篇文章 无人驾驶技术——车载传感器（激光雷达，雷达，摄像机）
大概介绍了无人驾驶领域里的传感器，以及相应的使用场景，这一篇主要是针对Radar做了更详细的学习，现在整理笔记如下。
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Radar传感器

雷达从20世纪30年代开始使用，当时军方主要使用雷达来探测飞机，但从那时起，雷达技术取得了长足的进步，如今，雷达越来越多地被用作先进驾驶员辅助系统（ADAS）的汽车雷达传感器。下图显示了雷达传感器如何与全套自主车辆中的其他传感器一起使用：

射频技术和数字信号处理技术的进步使得以低成本、小尺寸设计高效雷达成为可能。该雷达能够以精确的速度和空间信息确定远距离目标，是自驱动应用的重要传感器。此外，它在黑暗和恶劣天气（雨、雾）条件下探测物体的能力也有助于它覆盖激光雷达或照相机可能失效的领域。

雷达工作原理

雷达利用电磁波的传输和检测工作，如下图所示：

电磁波遇到障碍物就会反射。如果这些反射波在它们的起源地被再次接收，那意味着障碍物在传播方向上。

雷达所使用的电磁能量频率不受黑暗影响，也能穿透雾和云。这允许雷达系统确定由于距离、黑暗或天气而肉眼看不见的道路目标的位置。

现代雷达可以从目标回波信号中提取比其距离更大的信息信号。

雷达的结构

汽车雷达是一种小型传感器，可以很容易地安装在前格栅或保险杠下面。如上图所示，雷达模块由不同的部件组成。

雷达罩：雷达罩是一种结构防风雨的外壳，用来保护雷达天线。天线罩是由对天线发射或接收的电磁信号进行最小衰减的材料制成，对无线电波有效透明。

雷达印刷电路板：这是模拟硬件，包括雷达收发器和无线电波产生所需的天线。

印刷电路板及处理：这包括数字信号处理（DSP）单元。

Radar vs Lidar

我们可以找到许多文章比较激光雷达和雷达，但在实践中，这些传感器是互补的。

激光雷达可以根据目标反射的激光产生高分辨率成像。但是激光雷达在恶劣的天气条件下会失效，因为很小的波长不允许在雾或雨中正常工作。此外，激光雷达是一种昂贵的传感器，其成本从2019年的35000美元到100000美元不等。激光雷达是威莫公司的首选技术。

雷达缺乏生成高分辨率图像的能力，但它具有基于多普勒现象的高精度速度估计，我们将在本课程后面详细介绍。此外，雷达波长还允许它在恶劣天气条件下探测目标。最重要的是雷达的低制造成本。一个雷达装置的成本可以低到几百美元，这使得汽车制造商可以部署多个雷达传感器进行360度感知。特斯拉依靠雷达作为其主要传感器，传感器融合系统中不包括激光雷达。

不同级别自动驾驶中radar的使用数量

下图是在不同级别的自动驾驶中使用雷达的趋势数量如下图：

自动驾驶的级别：

L0 无自动化

特点：完全由驾驶员进行驾驶操作，属于纯人工驾驶，汽车只负责执行命令并不进行驾驶干预。
对应技术：无任何自动驾驶技术

对应产品：很多品牌的低端配置车，如奥迪A1、宝马1系、长安奔奔、吉利远景X1

L1 驾驶支援

特点：自动系统有时能够帮助驾驶员完成某些驾驶任务，且只能帮助完成一项驾驶操作。驾驶员需要监控驾驶环境并准备随时接管。

对应技术：车道保持系统、定速巡航系统

对应产品：目前大多数车都达到L1，如别克君威、荣威550、广汽传祺、奇瑞艾瑞泽、吉利缤瑞。

L2 部分自动化

特点：自动驾驶系统有多项功能，能同时控制车速和车道。驾驶员需要监控驾驶环境并准备随时接管。

对应技术：自适应巡航系统。

对应产品：长安CS55（自主品牌里首款L2级自动驾驶量产车）、吉利博瑞GE、宝马7系、特斯拉 Model S（特斯拉本身的Auotpilot系统，不好意思，它只能算L2级别）、凯迪拉克CT6（记得超模刘雯说的“放手去做”吗，没错，说的就是它）

L3 有条件自动化

特点：在条件许可的情况下，车辆可以完成所有的驾驶动作。并具备提醒驾驶者功能。驾驶者无需监控驾驶环境，可以分心，但不可以睡觉，需要随时能够接管车辆，以便随应对可能出现的人工智能应对不了的情况。

对应技术：激光雷达不可或缺，高精度地图的支持，用来处理更为复杂、量更大的信息数据的中央处理器。

对应产品：奥迪旗舰车型A8，国内自主品牌L3级量产车预计都在2019年以后上市，如广汽新能源和一汽红旗都表示在2019年推出L3级自动驾驶量产车型。

L4 高度自动化

特点：完全自动驾驶，驾驶者可以有，也可以没有，但依然在特定的场景下实现。

对应技术：激光、雷达、高精度地图、中央处理器、智能道路和交通设施。

对应产品：无人驾驶巴士阿波龙（百度和金龙客车合作的产物，新车名字也结合了Apollo和金龙的特色。）

L5 完全自动化

特点: 完全自动驾驶，且在任何场景都可以。

对应技术：涉及到法律、高科技突破，还需进一步的深入研发。

对应产品：目前L5级自动驾驶的汽车还没出来