Long Range Radar - Suburb

高科技预测性驾驶解决方案:大陆集团长距雷达量产二十年

  • 1999年推出的全球第一款长距雷达
  • 大陆集团将长距雷达应用于自适应巡航系统

第一代长距雷达于1999年在梅赛德斯S级轿车实现量产。 © Continental AG

德国法兰克福,2019年11月7日。自动驾驶时代即将来临——汽车将搭载功能更加强大的系统,用以监控周围环境实现安全驾驶。科技公司大陆集团推出的最新款第五代长距雷达就是这样一种系统,它的最长检测距离可达300米,并且具有比前几款更高的高分辨率。没有长距雷达,就不可能实现自动驾驶。在20年前,当第一台配备长距雷达的汽车上市时,没有人预料到这一点。大陆集团在与梅赛德斯的联合开发中发挥了关键作用:戴姆勒公司于1999年首次为梅赛德斯S级(W220系列)轿车提供了自适应巡航控制系统“DISTRONIC”。这是全世界第一个采用长距雷达的自适应巡航系统(ACC)。150米的检测距离让其当之无愧地成为了当时最先进的系统。

大陆集团雷达项目管理负责人Norbert Hammerschmidt曾于1996年参与第一台长距雷达的开发工作,他表示:“凭借这一系统,我们开辟了新的技术领域。自此以后,就确立了在雷达解决方案的不可动摇的地位。大陆集团已经生产了超过5000万个长距和短距雷达传感器,最新的第五代长距雷达也将在二十周年之际推出。”20年前的雷达系统只能满足基础款自适应巡航系统的需求,但是最新一代的雷达,除了启停功能,还能提供紧急制动和交通拥堵辅助功能。雷达传感器与其他环境传感器(例如摄像头和激光雷达)一起为高级驾驶员辅助功能和自动驾驶的发展奠定了基础。

雷达的优势:在雾天和黑暗中也能有出色表现

长距雷达是现代车辆的标配。搭载了自适应巡航系统的长距雷达可提升驾乘舒适性,与此同时,还可以提升驾驶的安全性,因为雷达传感器可以在遇到危险时激活紧急制动辅助系统。自2015年起,欧洲法律规定卡车必须搭载基于雷达的紧急制动辅助系统。然而,在二十世纪九十年代末,雷达技术能否如此应用还远未可知。因为当时使用红外传感器技术来探测车辆前方障碍物成本要低得多。尽管如此,梅赛德斯和大陆集团仍然看好在技术上更先进的雷达解决方案,因为雷达不受光线和能见度条件影响,即便在雾天和黑暗中,也能有出色表现。

第一代长距雷达系统比较复杂,由两大元件构成,一是安装在散热器格栅后的雷达头,二是车内的控制单元。这两个元件都是鞋盒大小,重约1.3公斤。系统利用耿氏二极管产生77千兆赫范围内的高频波。在大陆集团的第二代长距雷达中,一种功能更强大的半导体材料取代了第一代使用的耿氏二极管。这一改动再加上其他集成方案,把整个雷达系统缩小到能装进一个比厚平装书略大一点的外壳里,重量也减少到了650克左右。

长距雷达在交通繁忙的十字路口能够可靠识别(机动车)骑行者,并且支持自动紧急制动功能。 © Continental AG

产品的更新从未止步,每一代的长距雷达都比上一代更紧凑、功能更强、成本更低,这尤其体现在更广的作用范围和更高的分辨率上。最新的第五代长距雷达传感器只有一块黄油大小,重量仅为500克。作为关键元件的半导体技术也经过了多次改进。大陆集团专家Hammerschmidt解释说:“第五代长距雷达首次使用了互补金属氧化物射频技术(CMOS FR),这种技术将来能够让我们把所有功能集成到一块芯片上,从而减小所需的安装空间,并且降低成本。”

未来将使用人工智能分析雷达数据

根据不同的性能需求,第五代长距雷达的检测距离可达300米,和±60°角度。 © Continental AG

硬件的持续改进只是雷达研发的一个方面。另一方面则是软件的不断优化,包括采用更加精确的算法。因为车辆要通过这些程序从雷达传感器越来越高分辨率的数据中筛选出与安全驾驶相关的内容。未来,人工智能还将用于识别复杂的情景,比如可靠地探测桥下拥堵的车流。它会借助庞大的数据量学习如何识别交通场景中的对象。新一代长距雷达第一次实现了精确的水平和垂直分辨率。这意味着系统可以探测出路上有没有丢失的备用轮胎或脱落的排气消声器,并进行适当的处理,必要时通过高级驾驶员辅助系统进行相关操作。

77千兆赫技术进一步提高了传感器的分辨率,能够更加精准地探测体积更小的物体。 © Continental AG

长距雷达——自动驾驶的关键部件

20年前,当大陆集团和梅赛德斯联合开发的长距雷达系统开始投产时,驾驶员可以使用一种新型和便捷的功能——自适应巡航。不久之后,雷达传感器技术开始用于支持紧急制动辅助系统。未来将雷达、激光雷达和摄像头数据相结合,生成车辆周边环境的详细和无缝的视图,从而提升车辆周边环境监控的精确性会是未来雷达技术发展的主导方向。要让车辆能够在自动驾驶中执行驾驶员任务,高精确性模型是非常重要的。大陆集团的目标是通过各传感器的配合掌握车辆周边环境信息,这将达到或优于人类的感知能力。未来,长距雷达还可以支持“后视”功能。如果自动驾驶汽车需要自主改换车道,就必须能够准确识别是否有其他道路使用者从车后接近并且计算出其接近的速度。在全球首次亮相20年后的今天,大陆集团的长距雷达已成为自动驾驶的关键元件。它也一直推动着交通出行向全新的、更安全和适合未来出行的方向发展。


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