关于雷达与无人驾驶技术的研究

电子科技大学 格拉斯哥学院 2017级 杨婉笛

雷达意为利用电磁波探测目标的电子设备，即无线电探测和测距。

雷达的工作原理利用了波的反射，通过向目标物体发射电磁波，由接收反射波的时间差来测算距离。发射机产生的电磁波传输给天线后被定向辐射于大气中，若目标恰好位于电线定位的波束内，那么目标物体会截取一部分的电磁波，发生散射，其中散射的一部分电磁波回到接收机，被放大后再经过处理即可获得所需要的信号与信息。如果目标是运动的，那么根据多普勒效应，回波信号的频率会漂移，该漂移频率与目标相对于雷达的速度成正比，fb=2。

雷达的工作性能可以靠选用大孔径天线、即增大天线的有效面积或增益，提高发射功率，提高接收机的灵敏度，降低传输损耗L来提搞，但同时也会产生抗风能力下降、高压打火和增加设备重量、抗噪声能力下降等问题。

然而在现代社会中，雷达的应用越来越广泛，而不仅仅是局限于军事领域。当下大火的无人驾驶技术，就与激光雷达密不可分。

激光雷达是一种采用非接触激光是测距的传感器，工作原理与一般雷达类似，通过采集回来光束形成点云获取数据，这些数据经过光电处理后可以形成精确的三维立体图象，采用这项技术，可以准确地获得高精度的物理空间环境信息，测距可到达厘米级，是无人驾驶技术的重要安全保障，也是核心装备。

激光雷达主要分为两种，一种是旋转式激光雷达，通过多束激光竖列而排，绕轴进行360°旋转，每一束激光扫描一个平面，纵向叠加后呈现出三维立体图形。多线束激光雷达可分为16线、32线、64线，线束越高，可扫描的平面越多，获取目标的信息也就越详细，线束低的激光雷达由于点云密度较低，容易带来分辨率不高的问题。另一种是固态激光雷达，摒弃了原有的机械扫描方式，采用相控阵原理，有许多个固定的细小光束组层，通过每个阵元点产生光束的相位与幅度，以此强化光束在指定方向上的强度，并压抑其他方向的强度，从而实现让光束的方向发生改变。由于固态式激光雷达，不具备旋转组件，这在一定程度降低了硬件成本和磨损消耗，且在个别光束阵元损坏的前提下，固态式激光雷达整体仍可持续工作，在可靠性上实现了大大提升。

雷达的应用还有很多，可以解决许多军事需求和社会生活问题，比如，目前应用最广泛的光感和声控开关，采用雷达技术替代传统的人体感应、声音控制等技术，特别适合应用在干扰环境，如走廊车库等，特点是检测全覆盖，无死角。