地面雷達探測技術「破解」全天候自動駕駛高精定位

行業內有個「潛規則」，為什麼Waymo、Uber以及眾多自動駕駛初創公司、汽車製造商「擁擠」在菲尼克斯西南部城市測試他們的自動駕駛車輛。

一方面是美國亞利桑那州的規章制度對他們很友好，但是全年的好天氣也是主要的因素之一。儘管自動駕駛技術在逐步成熟，但當遭遇雨霧天能見度低，或者大雪覆蓋車道標記的狀況時，結果就不是太理想。

WaveSense，一家總部位於波士頓的初創公司，看到了這個機會。他們希望將麻省理工學院開發的技術用于軍事，同時給予自動駕駛車輛額外的感知能力。

他們在車輛上裝備了俯瞰地面的雷達，一種新的方法來精確定位車輛位置，而不依賴於視覺或GPS。

目前行業的主流技術路線是多感測器融合，基於激光雷達、毫米波雷達、攝像頭、短程超聲波和GPS的組合，再結合車載高精地圖，但仍然遭遇不少難題。

按照L4/L5級自動駕駛的定義要求，自動駕駛車輛需要知道它在哪裡，定位精度需要在10厘米以內級別。

目前普遍的做法是在車輛行駛道路上提前進行高精地圖的測繪採集，包括路標、道路標識、出入閘口、非機動車道、人行道等。但這對於雪天和雨水覆蓋路面或者車道線標識不清晰的狀況下，幾乎等於無效狀況。

WaveSense首席執行官Tarik Bolat表示：「我們的解決方案是觀察地面以下，在那裡你不會遇到與觀察地面的光學感測器相同的問題。」

WaveSense在汽車上使用一個額外的雷達感測器，通常安裝在前輪的後面，向下指向。即使是低功率的信號也能穿透到10英尺厚的道路，觀察路面以下岩石、樹根、土壤密度變化。

這些特徵可以結合作為地理指紋數據，就像激光雷達地圖一樣，給汽車一個參考，幫助找出它在哪裡。Wavesense可以精確地確定一個位置，即使是在高速公路上，而且它與天氣無關。

這項技術來自麻省理工學院的林肯實驗室，並於2013首次部署軍隊，作為避免觸碰地雷的一項技術。

但是從量產角度，額外增加感測器是有代價的。Wavesense透露，他們的雷達價格很便宜，不需要太多的電源供應和算力來壓縮和處理數據，這是至關重要的。

Wavesense的雷達可能無法取代汽車上的其他感測器；它的作用更可能是一個補充的位置驗證，提高冗餘性和安全性。該公司表示，該系統已經被證明在高速公路速度下工作的精確度高達1英寸，不管道路狀況如何。

目前，地質學家和考古學家主要使用探地雷達發現地下礦床或古建築遺迹。

探地雷達(Ground Penetrating Radar．GPR)是利用天線發射和接收高頻電磁波來探測介質內部物質特性和分布規律的一種地球物理方法。

探地雷達早期有多種叫法．如地面探測雷達(Ground—probing Radar)、地下雷達(Sub—surface Radar)、地質雷達(Geo Radar)、脈衝雷達(Impulse Radar)、表面穿透雷達(Surface Penetrating Radar)等，都是指面向地質勘探目標、利用高頻脈衝電磁探測地質目標內部結構的一種電磁波方法。

由於探地雷達探測的高精度、高效率以及無損的特點，目前主要被用於考古、礦產勘查、災害地質調查、岩土工程勘察、工程質量檢測、建築結構檢測以及軍事目標探測等眾多領域。

國際上影響較大的商用探底雷達系統有美國GSSI(地球物理測量系統公司)的SIR系列、加拿大SSI(Sensor and Software公司)的pulseEKKO系列和瑞典Mala公司的RAMAC系列。

其他公司的產品如GDE、Penetradar、Rockradar、ERA Technology、NTT、JRC、EMRAD，以及國內LT—1、CBS—9000系列探地雷達系統。

但這些雷達的價格都非常高昂，少則幾十萬，高則上百萬。Wavesense希望通過降低成本，研發適配自動駕駛需求的雷達。

在近期Wavesense的招聘信息上可以看到，招聘的雷達工程師，將專註於開發UWB地面雷達系統，用於自動駕駛車輛的車道保持。

招聘職位將負責修改和調整現有的天線設計組件設計，以通過模擬、分析和測試來提高性能。工作崗位的要求：

了解GPR陣列/天線設計，雷達結構，射頻（RF）信號處理。

有雷達收發器設計經驗、應用經驗，包括探地雷達和天線設計的測試。

5年以上探地雷達天線設計經驗。

精通CST/Ansys或類似的模擬工具，Matlab，C++。

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