雷達(dá)vs激光雷達(dá)：技術(shù)對(duì)決 棋逢對(duì)手

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

　　為了進(jìn)一步地了解這兩種技術(shù)及其應(yīng)用，SecurityDealer & Integrator(SD&I)雜志社專門采訪了安全領(lǐng)域技術(shù)大師Steve Surfaro和Magos Systems 美國(guó)區(qū)總經(jīng)理Yaron Zussman，闡述了該兩種技術(shù)在“技術(shù)對(duì)決”中各自的優(yōu)勢(shì)。哪一款更適合您客戶的需求，由您來決定!

　　技術(shù)定義

　　RADAR源于Radio Detection and Ranging的縮寫，意思為“無線電探測(cè)和測(cè)距”，也就是利用射頻波來探測(cè)目標(biāo)。雷達(dá)的核心是物體探測(cè)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(dá)可以探測(cè)到大到降落機(jī)場(chǎng)航站樓的飛機(jī)，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(dá)解決方案可為任何受保護(hù)的場(chǎng)所提供一周7天，一天24小時(shí)，360度的全面覆蓋，從而在各種天氣和照明條件下實(shí)現(xiàn)經(jīng)濟(jì)高效而又大面積的周界保護(hù)?！?/p>

　　LiDAR(Light Detection and Ranging)使用脈沖激光以與雷達(dá)類似的方式測(cè)量距離?！凹す饫走_(dá)發(fā)射激光束，通過測(cè)量光線打到物體或表面再反射回來所需要的時(shí)間，來計(jì)算激光雷達(dá)到目標(biāo)點(diǎn)的距離并形成數(shù)據(jù)點(diǎn)，”Surfaro說道，“獲得的數(shù)百萬個(gè)數(shù)據(jù)點(diǎn)，稱為‘點(diǎn)云’，通過處理，幾秒鐘內(nèi)就可呈現(xiàn)出精確的三維立體可視圖像，而這些運(yùn)行過程完全沒有用到視頻監(jiān)控?cái)z像頭。與雷達(dá)或聲波不同，激光雷達(dá)發(fā)射的激光在傳輸回其掃描儀時(shí)不會(huì)消散。”

　　一般而言，激光雷達(dá)的成本高于普通地面雷達(dá)系統(tǒng)。這兩種技術(shù)都可以輕松地安裝到現(xiàn)有結(jié)構(gòu)上，無需挖掘溝槽或鋪設(shè)多余的布線。同時(shí)，雷達(dá)也可以是低功耗設(shè)備，甚至有些還可以用太陽(yáng)能供電。

　遠(yuǎn)程探測(cè)

　　正如Zussman闡述的那樣，單個(gè)地面雷達(dá)可以達(dá)到100度的方位角和30度的仰角。這種擴(kuò)展的方位角和仰角能力可以使單個(gè)雷達(dá)在無其它額外設(shè)備的情況下，覆蓋整個(gè)具有地形變化的區(qū)域?！霸谛枰?2臺(tái)固定監(jiān)視攝像頭來保護(hù)工業(yè)設(shè)施的地方，同樣的覆蓋范圍，現(xiàn)在可以通過使用單個(gè)雷達(dá)單元來實(shí)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(huì)影響雷達(dá)運(yùn)行?！?/p>

　　雷達(dá)技術(shù)的另一明顯特征是其遠(yuǎn)程探測(cè)能力，即可以進(jìn)行早期探測(cè)和警報(bào)。當(dāng)將雷達(dá)部署在設(shè)施周邊時(shí)，則可以自動(dòng)探測(cè)到靠近的嫌疑人，隨后遠(yuǎn)在他們到達(dá)警戒線之前，安保人員就會(huì)收到警報(bào)。“商用雷達(dá)已經(jīng)開始滲透到安防市場(chǎng)，提供了超過半英里的強(qiáng)大目標(biāo)探測(cè)能力。”Zussman說。

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

　　“激光雷達(dá)很容易受到霧、雨、甚至揚(yáng)塵的影響?！盳ussman說，“激光雷達(dá)光波的波長(zhǎng)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(zhǎng)高達(dá)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(dá)應(yīng)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(dú)立

　　為了創(chuàng)建有效的周界入侵探測(cè)解決方案，雷達(dá)通常與視頻監(jiān)控系統(tǒng)相結(jié)合?！袄走_(dá)的主要優(yōu)勢(shì)在于他可以與其他安全和傳感技術(shù)無縫對(duì)接，創(chuàng)建縮短響應(yīng)時(shí)間的全周界解決方案?！盳ussman說，“通過將雷達(dá)與視頻監(jiān)控系統(tǒng)相結(jié)合，雷達(dá)可以自動(dòng)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(yàn)證，并允許安保人員在其移動(dòng)時(shí)進(jìn)行跟蹤監(jiān)視。隨后，VMS視頻管理平臺(tái)可以將入侵者的行動(dòng)軌跡呈現(xiàn)在區(qū)域平面圖上，從而提供更高的態(tài)勢(shì)感知能力。將這兩者結(jié)合在一起，安保人員可以實(shí)時(shí)監(jiān)視和跟蹤入侵者，并能夠及時(shí)進(jìn)行干預(yù)?！?/p>

　　Surfaro同意并補(bǔ)充說道，使用雷達(dá)來引導(dǎo)PTZ攝像機(jī)系統(tǒng)可以減少監(jiān)控站點(diǎn)所需的相機(jī)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(dá)傳感器系統(tǒng)則不需要監(jiān)控?cái)z像頭來識(shí)別物體以及他們面對(duì)的方向和他們的軌跡?！耙?yàn)槔走_(dá)只會(huì)呈現(xiàn)一個(gè)點(diǎn)或極少不易識(shí)別的‘斑點(diǎn)’及其移動(dòng)方向，所以需要視頻監(jiān)控?cái)z像頭確認(rèn)物體的類型?！盨urfaro說。

　　精度和定義

　　據(jù)Surfaro稱，雷達(dá)的角度精度不如激光雷達(dá)，因?yàn)槿绻鄠€(gè)探測(cè)對(duì)象彼此靠得很近，雷達(dá)在彎道上會(huì)丟失目標(biāo)，從而有可能出現(xiàn)識(shí)別困難?！袄?，雷達(dá)可能會(huì)將附近的兩輛小型汽車視為一輛大型車輛，從而發(fā)出錯(cuò)誤的接近信號(hào)。”他說。

　　“大多數(shù)激光雷達(dá)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(xì)節(jié)，這對(duì)識(shí)別目標(biāo)非常有用?！盨urfaro補(bǔ)充道，“相比之下，典型的雷達(dá)圖像只是將單色渲染物體呈現(xiàn)為相似色調(diào)的‘斑點(diǎn)’?！?/p>

　　在安防領(lǐng)域中，系統(tǒng)集成商和客戶通常需要負(fù)責(zé)探測(cè)或降低人們破壞周界環(huán)境并造成傷害的威脅。激光雷達(dá)不僅可以探測(cè)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(duì)的方向?！凹す饫走_(dá)的數(shù)據(jù)呈現(xiàn)非常詳細(xì)和準(zhǔn)確，安全操作員能夠準(zhǔn)確地預(yù)測(cè)人員行走或車輛行駛的方向，或者無人機(jī)盤旋在周邊的距離?！盨urfaro說，“這種高水平的(細(xì)節(jié))讓用戶甚至可以看到像竊取高價(jià)值精銅庫(kù)存或持有大型自動(dòng)武器的人一樣的細(xì)節(jié)?！?/p>

　　Surfaro補(bǔ)充道，在晴朗的夜晚，固定或移動(dòng)的激光雷達(dá)設(shè)備，即使在相距兩個(gè)足球場(chǎng)的距離，也可以非常精確地看到這些細(xì)節(jié)。

　　利用這種精度，激光雷達(dá)已被用于拉斯維加斯(Las Vegas)最近的智慧城市測(cè)試計(jì)劃中，用來幫助保護(hù)行人、司機(jī)和道路工作者的安全。當(dāng)交通信號(hào)發(fā)生變化時(shí)，行人進(jìn)入人行橫道，或者車輛卡在十字路口中會(huì)導(dǎo)致所有方向的交通自動(dòng)停止?！癢aymo的激光雷達(dá)系統(tǒng)不僅可以探測(cè)行人，還可以辨別他們面對(duì)的方向?！盨urfaro說，“因此，激光雷達(dá)使周界保護(hù)系統(tǒng)能夠準(zhǔn)確地預(yù)測(cè)小偷可能會(huì)在何處突破受保護(hù)的空間，或行人會(huì)往哪里行走等?！?/p>

　實(shí)現(xiàn)人工智能

　　雷達(dá)和激光雷達(dá)都有助于進(jìn)一步利用人工智能和對(duì)周界探測(cè)系統(tǒng)的深度學(xué)習(xí)。

　　激光雷達(dá)的細(xì)節(jié)和精度使得總部位于加拿大的Geo-Plus公司，得以構(gòu)建人工智能并將其結(jié)合到其功能中。事實(shí)上，該公司的VisionLidar點(diǎn)云軟件包括了物體識(shí)別工具，可以自動(dòng)探測(cè)和識(shí)別物體的幾何形狀。

　　“許多解決方案供應(yīng)商已經(jīng)成功地使用人工智能來‘學(xué)習(xí)’幾乎任何物體，這使得激光雷達(dá)設(shè)備在許多情況下比當(dāng)前使用網(wǎng)絡(luò)攝像頭的視頻分析更快、更準(zhǔn)確、成本更低。”Surfaro說。

　　Surfaro補(bǔ)充道，激光雷達(dá)的另一重要特征是，物體可以在保持公共空間隱私的同時(shí)進(jìn)行目標(biāo)的可視化和識(shí)別，這是需要遵守新GDPR(通用數(shù)據(jù)保護(hù)規(guī)范)的客戶所要考慮的關(guān)鍵因素?！翱紤]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(shí)來處理一分鐘的監(jiān)控視頻，因而激光雷達(dá)的處理成本更低?！?/p>

　　雷達(dá)還配備了先進(jìn)的人工智能和深度學(xué)習(xí)軟件，可實(shí)現(xiàn)精確的物體分類和降低虛假警報(bào)?！爱?dāng)今的先進(jìn)雷達(dá)系統(tǒng)是通過板載信號(hào)處理和分析技術(shù)構(gòu)建的，他們能夠使用視頻監(jiān)控系統(tǒng)來確定移動(dòng)物體是威脅還僅僅只是動(dòng)物。”Zussman解釋說，“這種識(shí)別能力大大降低了虛假警報(bào)的風(fēng)險(xiǎn)?！?/p>

　　3D映射

　　您將如何處理激光雷達(dá)捕獲的上百億個(gè)三維地理定位數(shù)據(jù)點(diǎn)?構(gòu)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(dá)的獨(dú)特之處，現(xiàn)在有一些公共成像庫(kù)可供需要對(duì)設(shè)施周邊區(qū)域進(jìn)行3D繪圖的用戶使用。

　　“許多龐大校園的設(shè)施管理人員以及區(qū)域機(jī)場(chǎng)管理人員經(jīng)常發(fā)現(xiàn)，他們需要折中安全設(shè)計(jì)，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(zāi)區(qū)地圖，激光雷達(dá)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(dá)設(shè)備通過安裝在飛機(jī)、無人機(jī)、車輛、船只甚至背包上的系統(tǒng)來生成測(cè)量級(jí)數(shù)據(jù)。設(shè)施周邊的建筑物高度和低洼(等級(jí))都根據(jù)物體的高度在圖示中呈現(xiàn)并重點(diǎn)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(yīng)該安裝在哪里。3D地圖還可用于查明需要醫(yī)療護(hù)理的人員的警報(bào)信息或具體位置。

　　目標(biāo)市場(chǎng)

　　最后，由于雷達(dá)和激光雷達(dá)都能提供類似的結(jié)果，這兩個(gè)技術(shù)的目標(biāo)市場(chǎng)幾乎完全相同。潛在的監(jiān)測(cè)場(chǎng)景包括：

　　機(jī)場(chǎng)、橋梁、商業(yè)設(shè)施、建筑、城市交通、防御性反導(dǎo)彈系統(tǒng)、數(shù)據(jù)中心、政府設(shè)施、物流配送中心、核電站、住宅小區(qū)、K-12(大學(xué)前的基礎(chǔ)教育)和高等教育周邊、無人機(jī)防護(hù)、公用變電站。