雷達vs激光雷達：技術對決 棋逢對手

　　據(jù)麥姆斯咨詢報道，現(xiàn)如今雷達(RADAR)和激光雷達(LiDAR)技術在自動駕駛汽車領域獲得了巨大的市場需求，隨著其技術的進步，周界監(jiān)視領域所受到的影響也非常明顯，在該領域中，這兩種技術作為周界探測的可行性替代方案或增強方案得到了迅猛發(fā)展。

　　為了進一步地了解這兩種技術及其應用，SecurityDealer & Integrator(SD&I)雜志社專門采訪了安全領域技術大師Steve Surfaro和Magos Systems 美國區(qū)總經(jīng)理Yaron Zussman，闡述了該兩種技術在“技術對決”中各自的優(yōu)勢。哪一款更適合您客戶的需求，由您來決定!

　　技術定義

　　RADAR源于Radio Detection and Ranging的縮寫，意思為“無線電探測和測距”，也就是利用射頻波來探測目標。雷達的核心是物體探測傳感器，利用無線電波來確定物體的距離、高度、方向和速度等?！斑@意味著雷達可以探測到大到降落機場航站樓的飛機，小到靠近發(fā)電站警戒線的人的任何情況?！盳ussman說，“地面雷達解決方案可為任何受保護的場所提供一周7天，一天24小時，360度的全面覆蓋，從而在各種天氣和照明條件下實現(xiàn)經(jīng)濟高效而又大面積的周界保護?！?/p>

　　LiDAR(Light Detection and Ranging)使用脈沖激光以與雷達類似的方式測量距離?！凹す饫走_發(fā)射激光束，通過測量光線打到物體或表面再反射回來所需要的時間，來計算激光雷達到目標點的距離并形成數(shù)據(jù)點，”Surfaro說道，“獲得的數(shù)百萬個數(shù)據(jù)點，稱為‘點云’，通過處理，幾秒鐘內就可呈現(xiàn)出精確的三維立體可視圖像，而這些運行過程完全沒有用到視頻監(jiān)控攝像頭。與雷達或聲波不同，激光雷達發(fā)射的激光在傳輸回其掃描儀時不會消散?！?/p>

　　一般而言，激光雷達的成本高于普通地面雷達系統(tǒng)。這兩種技術都可以輕松地安裝到現(xiàn)有結構上，無需挖掘溝槽或鋪設多余的布線。同時，雷達也可以是低功耗設備，甚至有些還可以用太陽能供電。

　遠程探測

　　正如Zussman闡述的那樣，單個地面雷達可以達到100度的方位角和30度的仰角。這種擴展的方位角和仰角能力可以使單個雷達在無其它額外設備的情況下，覆蓋整個具有地形變化的區(qū)域?！霸谛枰?2臺固定監(jiān)視攝像頭來保護工業(yè)設施的地方，同樣的覆蓋范圍，現(xiàn)在可以通過使用單個雷達單元來實現(xiàn)?！盳ussman說，“天氣和環(huán)境條件，如雨、雪或霧，這些通常困擾視頻監(jiān)控系統(tǒng)的狀況，并不會影響雷達運行?！?/p>

　　雷達技術的另一明顯特征是其遠程探測能力，即可以進行早期探測和警報。當將雷達部署在設施周邊時，則可以自動探測到靠近的嫌疑人，隨后遠在他們到達警戒線之前，安保人員就會收到警報?！吧逃美走_已經(jīng)開始滲透到安防市場，提供了超過半英里的強大目標探測能力。”Zussman說。

　　由于雷達的無線電波在接觸物體時比激光雷達的光波吸收更少，這意味著他們可以在更遠的距離運行，因此常用于飛機和戰(zhàn)艦中以探測隱藏在霧、雨、雪和揚塵等惡劣天氣狀況下的潛在威脅。事實上，Zusmman說，激光雷達和雷達之間最大的區(qū)別，在惡劣天氣條件下進行野外部署時表現(xiàn)得最明顯。

　　“激光雷達很容易受到霧、雨、甚至揚塵的影響?！盳ussman說，“激光雷達光波的波長很短，確切地說，不到百萬分之一米，這意味著他們很容易被空氣中的水滴吸收。而另一方面，無線電波的波長高達約5厘米，這意味著他們可以輕松穿過霧、雨、雪，甚至沙塵中的水滴?！?/p>

　　Surfaro說，在可能出現(xiàn)水滴問題的情況下，激光雷達應該與其它輔助傳感器一起使用，如攝像頭和超聲波傳感器等。

　　集成 vs. 獨立

　　為了創(chuàng)建有效的周界入侵探測解決方案，雷達通常與視頻監(jiān)控系統(tǒng)相結合?！袄走_的主要優(yōu)勢在于他可以與其他安全和傳感技術無縫對接，創(chuàng)建縮短響應時間的全周界解決方案?！盳ussman說，“通過將雷達與視頻監(jiān)控系統(tǒng)相結合，雷達可以自動將PTZ(Pan/Tilt/Zoom)攝像頭定位到入侵者的位置，提供該入侵者的直觀可視化驗證，并允許安保人員在其移動時進行跟蹤監(jiān)視。隨后，VMS視頻管理平臺可以將入侵者的行動軌跡呈現(xiàn)在區(qū)域平面圖上，從而提供更高的態(tài)勢感知能力。將這兩者結合在一起，安保人員可以實時監(jiān)視和跟蹤入侵者，并能夠及時進行干預。”

　　Surfaro同意并補充說道，使用雷達來引導PTZ攝像機系統(tǒng)可以減少監(jiān)控站點所需的相機數(shù)量，從而顯著降低安防成本。他說：“這種方法也覆蓋了大面積區(qū)域，在多數(shù)情況下消除了視頻分析軟件的許可成本。”

　　另一方面，激光雷達傳感器系統(tǒng)則不需要監(jiān)控攝像頭來識別物體以及他們面對的方向和他們的軌跡?！耙驗槔走_只會呈現(xiàn)一個點或極少不易識別的‘斑點’及其移動方向，所以需要視頻監(jiān)控攝像頭確認物體的類型?！盨urfaro說。

　　精度和定義

　　據(jù)Surfaro稱，雷達的角度精度不如激光雷達，因為如果多個探測對象彼此靠得很近，雷達在彎道上會丟失目標，從而有可能出現(xiàn)識別困難?！袄?，雷達可能會將附近的兩輛小型汽車視為一輛大型車輛，從而發(fā)出錯誤的接近信號?！彼f。

　　“大多數(shù)激光雷達圖像都具有有意義的顏色梯度，來表明物體的高度以及三維的最高細節(jié)，這對識別目標非常有用?！盨urfaro補充道，“相比之下，典型的雷達圖像只是將單色渲染物體呈現(xiàn)為相似色調的‘斑點’?！?/p>

　　在安防領域中，系統(tǒng)集成商和客戶通常需要負責探測或降低人們破壞周界環(huán)境并造成傷害的威脅。激光雷達不僅可以探測到在開闊地區(qū)或十字路口行走的人，還可以辨別他們正面對的方向?！凹す饫走_的數(shù)據(jù)呈現(xiàn)非常詳細和準確，安全操作員能夠準確地預測人員行走或車輛行駛的方向，或者無人機盤旋在周邊的距離?！盨urfaro說，“這種高水平的(細節(jié))讓用戶甚至可以看到像竊取高價值精銅庫存或持有大型自動武器的人一樣的細節(jié)?！?/p>

　　Surfaro補充道，在晴朗的夜晚，固定或移動的激光雷達設備，即使在相距兩個足球場的距離，也可以非常精確地看到這些細節(jié)。

　　利用這種精度，激光雷達已被用于拉斯維加斯(Las Vegas)最近的智慧城市測試計劃中，用來幫助保護行人、司機和道路工作者的安全。當交通信號發(fā)生變化時，行人進入人行橫道，或者車輛卡在十字路口中會導致所有方向的交通自動停止。“Waymo的激光雷達系統(tǒng)不僅可以探測行人，還可以辨別他們面對的方向。”Surfaro說，“因此，激光雷達使周界保護系統(tǒng)能夠準確地預測小偷可能會在何處突破受保護的空間，或行人會往哪里行走等。”

　實現(xiàn)人工智能

　　雷達和激光雷達都有助于進一步利用人工智能和對周界探測系統(tǒng)的深度學習。

　　激光雷達的細節(jié)和精度使得總部位于加拿大的Geo-Plus公司，得以構建人工智能并將其結合到其功能中。事實上，該公司的VisionLidar點云軟件包括了物體識別工具，可以自動探測和識別物體的幾何形狀。

　　“許多解決方案供應商已經(jīng)成功地使用人工智能來‘學習’幾乎任何物體，這使得激光雷達設備在許多情況下比當前使用網(wǎng)絡攝像頭的視頻分析更快、更準確、成本更低?！盨urfaro說。

　　Surfaro補充道，激光雷達的另一重要特征是，物體可以在保持公共空間隱私的同時進行目標的可視化和識別，這是需要遵守新GDPR(通用數(shù)據(jù)保護規(guī)范)的客戶所要考慮的關鍵因素。“考慮到視頻剪輯中‘編輯’或模糊面部特征和車輛牌照的成本很高，通常需要8小時來處理一分鐘的監(jiān)控視頻，因而激光雷達的處理成本更低?！?/p>

　　雷達還配備了先進的人工智能和深度學習軟件，可實現(xiàn)精確的物體分類和降低虛假警報?！爱斀竦南冗M雷達系統(tǒng)是通過板載信號處理和分析技術構建的，他們能夠使用視頻監(jiān)控系統(tǒng)來確定移動物體是威脅還僅僅只是動物?！盳ussman解釋說，“這種識別能力大大降低了虛假警報的風險?！?/p>

　　3D映射

　　您將如何處理激光雷達捕獲的上百億個三維地理定位數(shù)據(jù)點?構建數(shù)字高程模型(DEM)或數(shù)字表面模型(DSM)!這些3D模型非常受歡迎，它們是激光雷達的獨特之處，現(xiàn)在有一些公共成像庫可供需要對設施周邊區(qū)域進行3D繪圖的用戶使用。

　　“許多龐大校園的設施管理人員以及區(qū)域機場管理人員經(jīng)常發(fā)現(xiàn)，他們需要折中安全設計，以利于開發(fā)‘最低需求’的安防規(guī)劃?！盨urfaro說，“從建筑工地到繪制洪水災區(qū)地圖，激光雷達傳感器可以安裝在警車上，隨車而來，提供3D圖像?！?/p>

　　激光雷達設備通過安裝在飛機、無人機、車輛、船只甚至背包上的系統(tǒng)來生成測量級數(shù)據(jù)。設施周邊的建筑物高度和低洼(等級)都根據(jù)物體的高度在圖示中呈現(xiàn)并重點著色。使用這些3D地圖，系統(tǒng)集成商可以更好地了解監(jiān)視攝像頭可以或應該安裝在哪里。3D地圖還可用于查明需要醫(yī)療護理的人員的警報信息或具體位置。

　　目標市場

　　最后，由于雷達和激光雷達都能提供類似的結果，這兩個技術的目標市場幾乎完全相同。潛在的監(jiān)測場景包括：

　　機場、橋梁、商業(yè)設施、建筑、城市交通、防御性反導彈系統(tǒng)、數(shù)據(jù)中心、政府設施、物流配送中心、核電站、住宅小區(qū)、K-12(大學前的基礎教育)和高等教育周邊、無人機防護、公用變電站。