Se dice que las dos cosas más difíciles del mundo son poner tus pensamientos en la cabeza de otras personas y meter el dinero de otras personas en tus propios bolsillos. El radar de ondas milimétricas ha conseguido estas dos cosas: Tesla, que insiste en una solución puramente visual, gastó dinero para "invitarlo" de nuevo a subir al coche.
Fotos espía de Tesla que se espera que esté equipado con un radar de ondas milimétricas 4D
Creo que muchos amigos ya lo saben. Se espera que la próxima solución de conducción inteligente HW 4.0 de Tesla incluya un radar 4D milimétrico. Radar de ondas, tan pronto como se conoció la noticia, las acciones de las principales empresas relacionadas se dispararon. Dejemos que el mercado de valores fluctúe y haga que Musk sea "realmente dulce". ¿Cuál es la capacidad del radar de ondas milimétricas 4D?
Radar de ondas milimétricas
Antes de responder a esta pregunta, primero debemos entender el radar de ondas milimétricas montado en un vehículo.
Diagrama del modelo de funcionamiento del radar de ondas milimétricas montado en un vehículo
Si pudiera describir lo asombroso que es el radar de ondas milimétricas montado en un vehículo en una oración, solo puedo decir que abrió la era de la conducción asistida inteligente - 1999 Por primera vez, el Mercedes-Benz Clase S utiliza una función de crucero adaptativo basada en un radar de ondas milimétricas. Este sistema se denomina Distronic (sistema de control de límite de distancia).
Mercedes-Benz Clase S equipado con sistema Distronic
Aunque vemos que las empresas automotrices ahora están más dispuestas a utilizar lidar como fachada para promover sus capacidades de conducción asistida inteligente, en De hecho, milímetros Las características del radar de ondas no pueden ser reemplazadas por lidar.
El radar de ondas milimétricas es un radar que funciona en la detección de bandas de ondas milimétricas. Generalmente, la longitud de onda de las ondas milimétricas es de 1 a 10 mm y la frecuencia es de 30 a 300 GHz. Utiliza el efecto Doppler para transmitir y recibir. señales de ondas electromagnéticas Calcula varios parámetros del objetivo (como medición de distancia, medición de velocidad, medición de ángulo).
Efecto Doppler
Las ondas de diferentes longitudes se ven obstaculizadas y absorbidas en diferentes grados cuando se propagan en la atmósfera, y la longitud de onda de las ondas milimétricas está entre las microondas y las ondas infrarrojas, por lo que tiene la Ventajas de ambas en comparación con las microondas, las ondas milimétricas tienen buena directividad, alta resolución, gran capacidad antiinterferente y mejor rendimiento de detección.
En comparación con las ondas infrarrojas, las ondas milimétricas tienen menos atenuación cuando se propagan en la atmósfera, pueden penetrar mejor el humo y el polvo y se ven menos afectadas por el clima. Estas características determinan que el radar de ondas milimétricas tenga la capacidad de funcionar todo el día y todo el día (excepto lluvias intensas).
Dado que el radar implica un uso militar, las bandas de frecuencia abiertas al uso civil en el país están reguladas. Actualmente, las principales frecuencias de radar de ondas milimétricas montadas en vehículos en el mundo son 24 GHz (también consideradas como frecuencias de ondas milimétricas). , 77GHz y 79GHz También hay algunos países como Japón que han abierto la frecuencia de 60GHz.
Las frecuencias abiertas para los radares de ondas milimétricas montados en vehículos en China son 24 GHz y 77 GHz, por lo que los radares nacionales de ondas milimétricas montados en vehículos actuales se dividen en radares de ondas milimétricas de 24 GHz y 77 GHz.
Radar Hela de ondas milimétricas de 24 GHz
Así como sonidos de diferentes decibeles pueden viajar a diferentes distancias, los radares de ondas milimétricas de diferentes frecuencias también pueden detectar diferentes distancias. La distancia de detección de 24 GHz suele ser de 30 a 120 m, y la distancia de detección de 77 GHz suele ser de 200 m o más.
Radiofrecuencia
Después de ver esto, algunos amigos que son buenos en física pueden querer preguntarme: según la teoría de la propagación de ondas, cuanto mayor es la frecuencia, mayor es la resolución. y cuanto más fuerte es la capacidad de penetración, pero cuanto mayor es la pérdida durante la transmisión, más corta es la distancia de transmisión, menor es la frecuencia, más larga es la longitud de onda, más fuerte es la capacidad de difracción y mayor es la distancia de transmisión.
Entonces, ¿por qué digo que el rango de detección del radar de ondas milimétricas de 77 GHz es más largo que el del radar de ondas milimétricas de 24 GHz? Esto está relacionado con la estructura y tecnología del radar de ondas milimétricas.
La proporción de hardware del radar de onda milimétrica es de aproximadamente el 50%, y se compone principalmente de interfaz de radiofrecuencia (MMIC), procesador de señal digital, antena, circuito de control y otras partes. compuesto por algoritmos de software.
En el proceso de construcción de un radar de ondas milimétricas
El tamaño de la antena del radar es proporcional a la longitud de onda. El radar de 24 GHz tiene una longitud de onda más larga, por lo que la antena es más grande, mientras que el. La antena de radar de 77 GHz es más pequeña (el tamaño es aproximadamente 1/3 de la antena de radar de 24 GHz) y se pueden organizar más unidades de antena en el mismo volumen.
Generalmente, la antena del radar de onda milimétrica de 24GH solo puede transmitir 1 y recibir 2, pero el radar de onda milimétrica de 77GHz puede transmitir 4 y recibir 4. La ganancia del conjunto de antenas general determina el rango de detección. del radar de onda milimétrica de 77GHz más largo. Una razón para estar lejos.
Además, la capacidad de difracción de ondas milimétricas de 24 GHz es más fuerte. Al igual que en el juego "Huahua Solitaire", ha habido una desviación importante de la información al final de la transmisión, por lo que la información de detección a corta distancia. más confiable.
También hay una diferencia en la resolución entre ambos: la distancia mínima de resolución del radar de ondas milimétricas de 77 GHz es de 3,75 cm, mientras que la del radar de ondas milimétricas de 24 GHz es de 60 cm.
Un radar doméstico de ondas milimétricas de 77 GHz
Esto significa que cuando la distancia entre dos objetos objetivo es de 60 cm, solo el radar de ondas milimétricas de 77 GHz puede distinguir con éxito, y el radar de ondas milimétricas de 24 GHz. Se considerará que tiene un solo objeto objetivo.
Aunque parece que la frecuencia es simplemente diferente, de hecho el rendimiento de los dos es muy diferente, por lo que sus escenarios de uso también son diferentes. Hoy en día, el método de coincidencia de radar de ondas milimétricas común en la industria es 1 delantero y 4 laterales (delantero izquierdo, trasero izquierdo, delantero derecho, trasero derecho), que se resumen a continuación:
El milímetro convencional actual Las funciones del radar de ondas incluyen medición de ángulos, medición de alcance y velocidad, es decir, medir la orientación del objeto objetivo, la distancia al objeto objetivo y la velocidad del objeto objetivo, lo llamamos radar de ondas milimétricas 3D. Sin embargo, tiene un gran defecto: no puede reconocer objetos estacionarios.
Debido a la falta de información de altura, para el radar de ondas milimétricas 3D, no hay diferencia entre los badenes u otros obstáculos estacionarios que no producen información de velocidad y el paso elevado de arriba.
Sería demasiado escandaloso accionar inmediatamente los frenos cuando se detecta un paso elevado, por lo que el algoritmo del radar de ondas milimétricas 3D ignora directamente esta información del objeto estacionario. Incluso si se coloca un meteorito delante, el 3D. El radar de onda milimétrica no activará los frenos.
Esta puede ser la razón por la que un Tesla chocó directamente contra el automóvil parado que iba delante en 2020. El radar de ondas milimétricas optó por correr con los ojos cerrados, y la solución de visión de Tesla en ese entonces no era tan sofisticada como es. ahora.
Un Tesla a punto de chocar contra un camión en modo de conducción asistida
Este fallo puso al radar de ondas milimétricas en un callejón sin salida en el cada vez más exigente mercado de la conducción inteligente hasta finales de 2020. El nacimiento de Un radar 4D de ondas milimétricas.
Radar de ondas milimétricas 4D VS lidar
Basado en la base del radar de ondas milimétricas 3D, el radar de ondas milimétricas 4D agrega información de altura, lo que tiene un impacto directo en las capacidades de obtención de imágenes de ondas milimétricas 4D. radar de ondas.
Cuando una onda golpea la superficie de un objeto, la onda reflejada transportará información como la orientación y la distancia. Después de la conversión de coordenadas, se presentará como datos de nube de puntos convertidos por dos radares de ondas milimétricas. mediante algoritmos de software de la siguiente manera:
Por ejemplo, si una persona con un ancho corporal de 80 cm y una altura de 1,7 m corre rápido, el radar de onda milimétrica 3D lo reconocerá como un punto horizontal de 80 cm. En movimiento, el radar de ondas milimétricas 4D identificará un humanoide de 80 cm de ancho y 1,7 m de alto compuesto por puntos que se mueven en una determinada dirección a una determinada distancia y a una determinada velocidad. cierta velocidad.
Cuando aparece frente a ti un poste de límite de altura de 2 m de largo y 3 m sobre el suelo, y debajo hay un badén de igual longitud, el radar 3D de ondas milimétricas lo identificará como dos puntos casi superpuestos. Una línea de puntos de 2 m de largo, mientras que el radar de onda milimétrica 4D reconocerá que la distancia libre de obstáculos entre las dos líneas de puntos de 2 m de largo es de 3 m.
El radar de ondas milimétricas 4D ya no tiene la desventaja de no poder identificar objetos estacionarios. Además, el precio del lidar es de sólo 10 a 20 yuanes y su propio radar de ondas milimétricas tiene un largo alcance de detección. , fuerte capacidad antiinterferente y sin obstáculos por la lluvia y la niebla, el radar de ondas milimétricas 4D se considera un fuerte oponente del lidar.
Un lidar
¿Es viable sustituir el lidar por un radar 4D de ondas milimétricas? Por ahora, la respuesta es no.
La esencia del radar de onda milimétrica 4D y del lidar es detectar activamente a través de señales de onda. La longitud de onda del radar de onda milimétrica 4D es de 3,9 mm, mientras que la longitud de onda del lidar suele ser de 905 o 1550 nm. de ondas, Debido a sus características, el lidar es casi indefenso ante la lluvia, la niebla, las tormentas de arena y otras condiciones climáticas, mientras que el radar de ondas milimétricas puede funcionar bien.
Aunque ambos pueden obtener imágenes, el lidar tiene una ventaja sobre el radar 4D de ondas milimétricas: la resolución. El radar de ondas milimétricas 4D del mercado puede generar aproximadamente 100.000 nubes de puntos por segundo, mientras que el lidar de 128 líneas puede generar 1,4 millones de nubes de puntos por segundo.
Efecto de imagen Lidar
Una imagen trazada con 1,4 millones de puntos es naturalmente mucho más precisa que una imagen trazada con 100.000 puntos. No sólo es diferente la claridad del contorno de la imagen, sino que el impacto más directo es la diferencia en la resolución angular.
La resolución angular del lidar puede alcanzar 0,1°, mientras que el radar de onda milimétrica 4D puede alcanzar 1°. Es decir, cuando la diferencia de ángulo entre dos objetos objetivo es de 1°, solo se puede distinguir el lidar. .
Después de todo, en términos de imágenes, el lidar tiene una resolución que el radar de ondas milimétricas 4D no puede igualar. El radar de ondas milimétricas 4D actual es más adecuado para complementar el algoritmo visual y ayudar a la cámara en condiciones de lluvia y nieve.
Parece que el radar 4D de ondas milimétricas es más adecuado para Tesla que el lidar.
Además del costo, las ventajas de imagen del lidar se duplican para la solución de visión de Tesla. La única desventaja de las cámaras y el lidar es que están limitadas por el clima con baja visibilidad, y este problema es solo el radar de ondas milimétricas. Puede resolver este problema para Tesla.
Historia del radar de ondas milimétricas
Volviendo a la pregunta inicial, tal vez muchos amigos elijan China. Después de todo, nuestro mercado de conducción inteligente está ahora en pleno apogeo, pero la respuesta real. es Alemania.
En 1904, el alemán Stern Hersmeyer desarrolló un radar marino anticolisión original utilizando un dispositivo de detección de rebote de ondas de radio basado en teorías electromagnéticas y experimentos de ondas electromagnéticas anteriores. Este es el primer radar del mundo.
En 1935, el británico Robert Watson Watt desarrolló con éxito un práctico sistema de radar, que fue desplegado a gran escala por la Fuerza Aérea Británica. Este sistema ayudó a los británicos a resistir el ataque al detectar los aviones alemanes con antelación. El ataque de la Alemania nazi condujo a la victoria en la "Batalla Aérea de Gran Bretaña".
Robert Watson Watt
¿El radar inventado por los alemanes fue utilizado por los británicos para derrotar a Alemania? Se dice que los alemanes estaban muy descontentos y volvieron a estudiar mucho. Posteriormente, la prosperidad de la industria del automóvil y el "Plan Europeo de Sistema de Transporte Seguro y Eficiente" formulado en Europa en 1986 catalizaron el vigoroso desarrollo del radar para vehículos.
En 2012, el gigante alemán de semiconductores Infineon lanzó una solución de radar monolítico de 24 GHz, que redujo el umbral técnico y el costo de fabricación del radar de ondas milimétricas y promovió la aplicación del radar de ondas milimétricas en diversos campos.
La investigación nacional sobre radares de ondas milimétricas no ha tardado mucho. Los productos de radar de ondas milimétricas de 24 GHz solo ingresaron a China en 2013. Al mismo tiempo, los países extranjeros iniciaron un bloqueo técnico del radar de ondas milimétricas de 77 GHz en China. .
Las empresas emergentes nacionales de ondas milimétricas se establecieron entre 2014 y 2016. La primera en investigar el radar de ondas milimétricas fue Huayu Automobile, una subsidiaria de SAIC. De 2016 a 2017, el radar nacional de ondas milimétricas de 24 GHz comenzó a producirse en masa y comenzaron a aparecer muestras de radares de ondas milimétricas de 77 GHz.
Huayu Automotive Office
Aunque el mercado mundial de radares de ondas milimétricas todavía está dominado por los principales fabricantes extranjeros como Bosch, Continental y Hella, la industria nacional también está en auge. El radar nacional estatal de ondas milimétricas de 77 GHz está disponible desde hace mucho tiempo, y empresas nacionales líderes como Desay SV, Senstech y Chuhang Technology tienen capacidades de producción en masa.
Logotipo de Continental Group
Finalmente, me gustaría hablar brevemente sobre por qué los países extranjeros tienen una mejor tecnología de sensores centrales para la conducción asistida inteligente, mientras que China se ha convertido en el líder en conducción asistida inteligente. campo de batalla central.
En 2018, el fabricante alemán Continental realizó una encuesta sobre la aceptación de los vehículos autónomos. Hasta el 89% de los encuestados chinos expresaron su apoyo a la tecnología de conducción autónoma, en comparación con sólo el 53 y el 50% de los encuestados en Alemania y Estados Unidos, respectivamente.
La consultora británica Deloitte también realizó una encuesta. En 2019, la proporción de consumidores en China que se sienten "peligrosos" con respecto a los vehículos autónomos es de 25, que es la más baja entre los seis países y regiones encuestados. Asia.
En 2022, el Beijing Daily realizó una encuesta sobre la aceptación de la conducción autónoma por parte de los chinos. Los resultados mostraron que más del 80% de los chinos acepta la conducción autónoma, una cifra mucho mayor que en otros países.
Hablar de esto no es hacer que todos ignoren la inmadurez de la tecnología de conducción asistida inteligente actual. Al contrario, debemos ser más prácticos al aceptar las limitaciones de la tecnología de conducción asistida inteligente existente. Pero estos datos muestran que tenemos una actitud más inclusiva y positiva hacia la tecnología, aunque empiece un poco tarde.
Este artículo proviene de AutoLab, el autor de Yichehao. Los derechos de autor pertenecen al autor. Comuníquese con el autor para cualquier forma de reimpresión. El contenido sólo representa la opinión del autor y no tiene nada que ver con Bitauto