实力大PK | 聊聊“好玩”的毫米波雷达/激光雷达/太赫兹技术

青源峰达太赫兹

2021.5.17

作者青源峰达

TA的动态

最近，华为造车的新闻满天飞。但造车这事儿其实没啥特别的，关键的核心竞争在于一个“神仙功能”：自动驾驶。

自动驾驶方面，最近讨论的重点区别

主要是这三大硬件：

正所谓失之东隅、收之桑榆。既然美国不许华为手机登顶全球，那么，华为就直接反攻美国大本营，把美国最骄傲的企业——特斯拉摁在地上狠狠摩擦！那么，华为与特斯拉相比怎么样呢？华为轮值董事徐直军已经放出了豪言——“（华为自动驾驶能力）比特斯拉好多了”。

目前，在无人驾驶系统的技术领域，主要有两大方向：特斯拉所主导的视觉识别路线，以及华为所主导的激光雷达路线。

特斯拉采用两大神器

摄像头 & 毫米波雷达

所谓视觉识别路线，就是给汽车安装大量的摄像头和传感器，摄像头的采集是像素信息，其实就和人眼看到的范围差不多，将视觉以内的所有建筑物通过传感器进行识别和区分，引导汽车自动规避障碍，实现无人自动驾驶。

毫米波雷达其实就是：发射一个电磁波，等它反射回来，就能测出自己与物体的距离、角度等。毫米波摄像头和摄像头配合，就能测出车周围的情况，然后把情况传给车的大脑芯片，车就会作出判断。

这种路线虽然成本低，但是效果有严重缺陷：毫米波雷达射出的波频率低，测的不是很准；摄像头会到受光线和天气的严重影响。光线暗的时候，就存在看不清和看错的情况，像雨雪天气和雾天，也会严重影响特斯拉的无人识别系统。

就没有比毫米波雷达更好用的雷达吗？有！但是特斯拉不用！为啥呢？

华为的重量级神器

激光雷达

华为的电动车，除了摄像头和毫米波雷达，还添加了一个重量级神器：激光雷达，频率高，测得准，获得的信息量倍增。华为研发的激光雷达不仅性能牛X，还成为了“价格屠夫”（一般一辆搭载激光雷达系统的电动车需要额外增加7500美金，折合人民币近5万），他们准备将激光雷达的成本降低至200美元，甚至是100美元。

华为所主导的激光雷达路线，是利用毫米波识别，它是电子信号，依靠物体反射成像。只要有物体存在，就一定会被毫米波所监测到。可以说，继5G之后，华为又在自动驾驶雷达预警系统领域走在了全世界的最前沿。如此高性能、“白菜价”的雷达预警系统，对自动驾驶汽车行业产生的影响将是颠覆性的。

▲ 激光雷达的全视角覆盖和定位扫描示意图

太赫兹频谱

6G热点候选技术 / 车路协同有益补充

太赫兹（Terahertz）中，“太”（Tera）是一种数量级前缀，即10的12次方，因此太赫兹即1000GHz的频率。

相对于毫米波频段（30GHz-300GHz）来说太赫兹频段频率更高，因此第一个潜在应用就是做通信 —— 太赫兹做通信的主要优势在于可用带宽较大，因此可以实现非常高速率的无线数据传输。6G愿景将构建跨空域、海域、地域的空天海地一体化网络，实现全球无缝覆盖，太赫兹则主要作为容量吸收层提供超高数据速率和良好的用户体验。

5G技术能够让汽车全面智能化，特别是全面智能控制的自动驾驶。6G将实现几乎没有时延的车联网通信，几乎可达每秒1TB，有助于实现超能交通。未来网络中的每辆车都将配备各种传感器，包括摄像头、激光雷达，还有用于3D成像的太赫兹阵列、里程表和惯性测量单元。所用算法可快速融合来自多个来源的数据，判断周边环境、生物体等的状态，避免碰撞或人员受伤。

▲ THz通信技术应用构想图

太赫兹链路应用于基站间和设备间的数据传输

▲ 雷达与通信协同

6G更有助于车路协同，成为自动驾驶技术中单车智能的有益补充。6G车路协同利用高速通信将车上传感器感知、路上传感器获取的信息与云端进行联网交互，实现协同决策，靠计算机判断、发出动作指令实现自动驾驶。因此，6G是自动驾驶汽车在全场景、全工况下落地上路的关键。

技术延伸

太赫兹波综合了电子学和光子学的优越性能，具有很多不同于其他电磁波的特殊性质。也正是这些特性，使之成为当前科技界最热闹的前沿领域之一。由于THz波的独特性质，它在物理、生物、化学、生物制药、材料科学和电子工程等许多领域得到了应用，其在军事和安全领域，太赫兹技术更是有着广阔的应用前景。

太赫兹光谱能反映分子种类和结构的细微变化，使得它们具有类似指纹一样的唯一特点，所以太赫兹光谱也称为分子指纹谱。根据太赫兹波谱的分子指纹特性可以分析研究物质成分、微观结构及其相互作用关系。

太赫兹成像可以将不同的材质加以区分，很多包装材料如塑料、纸箱、布料、木材等都属于无极电介质，但它们对可见光都是不透明的。故可结合相应技术对不透明的物体进行太赫兹透视成像，作为X射线和超声等成像技术的补充，探测材料内部缺陷和密封包装内的物品。

结语

在目前的技术环境下，激光雷达和视觉算法并不应该是相互对立的关系，也没有激光雷达的解决方案一定比视觉算法解决方案更好这样的说法。

激光雷达和视觉算法应该是相辅相成的关系，激光雷达可以大幅提升视觉算法的精度，降低视觉处理对于超高精度算法的依赖，但目前高成本制约了更多的激光雷达出现在整车上；而视觉算法在未来的自动驾驶领域依然是主流的核心技术之一，它的应用广泛性暂时是激光雷达这样的产品无法替代的。

太赫兹是6G数据传播的关键技术，利用太赫兹的6G同步定位与映射方法不仅可以实现先进交叉现实（XR）应用，还可增强车辆和无人机等自动行进物体的导航能力。在融合式6G雷达和通信系统中，被动和主动雷达将同时使用和共享信息，提供丰富而准确的虚拟环境图像。

如果说4G改变生活，5G改变社会，通过“太赫兹+6G”给交通行业及应用赋以时空智能，成为实现区域、广域乃至全球范围的智能、规划、决策、协同控制的基础，不仅可以解决车联网、工业互联网中的广域和全球性控制的难题，“太赫兹+6G”还将能改变世界（使世界从信息互联到时空位置互联）和改变时代（引领信息时代向智能时代迈进）。