雨雾天气下毫米波雷达与激光雷达的性能对比
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雨雾天气下毫米波雷达与激光雷达的性能对比
在雨雾天气中，由于传感器本身的特性差异，激光雷达与毫米波雷达的表现会明显分化。那么，在这种恶劣天气条件下，哪一种雷达技术更具优势？
工作原理决定探测能力
激光雷达使用的激光波长通常在几百纳米到一千多纳米之间，而毫米波雷达则发射的是毫米级别的电磁波。这种显著的波长差异，决定了它们在雨雾天气中的感知效果。
雨滴和雾滴对电磁波的干扰主要体现在散射和吸收两个方面。当波长与颗粒大小相近时，会发生强烈的米氏散射，导致信号能量急剧衰减。
激光雷达的波长与雾滴直径接近，使得其在浓雾中表现不佳，信号容易被散射，探测能力大幅下降。
相比之下，毫米波雷达的波长远大于雾滴尺寸，其作用机制属于瑞利散射范畴。这种物理特性使毫米波能够绕过水滴，保持良好的穿透能力。
即便在大雨或浓雾中，毫米波雷达依然能够稳定探测周围环境，如同拥有“透视”功能。因此，在全天候适应性方面，毫米波雷达优势明显。
从探测距离和目标捕获的稳定性来看，毫米波雷达凭借电磁波反射原理，对金属物体具有高度敏感性，并能通过多普勒效应直接测速，这是激光雷达难以比拟的。
激光雷达在雨雾中容易受到干扰，点云数据出现大量噪声，影响感知准确性。此外，系统需要耗费大量计算资源来滤除干扰，甚至可能出现误判。
激光雷达为何在雨雾天表现不佳？
尽管毫米波雷达在穿透力方面占据优势，但激光雷达在分辨率和环境建模方面仍不可替代。
激光雷达以高精度三维扫描著称，每秒可发射数百万激光脉冲，能清晰捕捉路面细节，如车辆、行人和路面障碍物。
但在雨雾天气，激光脉冲极易被雨滴或雾滴折射、散射，形成大量虚假点云，增加系统误判风险。
当前市场主流激光雷达多采用905纳米与1550纳米两种波长。905纳米激光因人眼安全性要求，发射功率受限，雨雾中探测距离较短；1550纳米虽然发射功率更高，但正位于水分子的强吸收峰附近，导致其在大雨天气中衰减更快。
因此，单纯提高发射功率或更换波长，并不能从根本上改善激光雷达在恶劣天气中的性能。
毫米波雷达的全天候优势与成像技术进步
毫米波雷达凭借其长波长优势，具备较强的抗干扰能力，尤其在雨雾天气中表现稳定。
然而，传统毫米波雷达在分辨率和目标识别方面存在短板，只能提供距离、速度和水平角度信息，无法识别目标类型。
近年来，4D毫米波雷达（即成像雷达）成为新的技术趋势。通过MIMO技术与多天线配置，4D雷达能够增加高度维度，生成高精度点云图像，提供类似激光雷达的环境建模能力。
即使在大雾天气中，激光雷达无法正常工作时，4D毫米波雷达仍能识别前方车辆的高度、轮廓，甚至分辨出桥梁或静止车辆。
此外，毫米波雷达具备多普勒测速能力，能够即时获取目标运动速度，而无需依赖图像帧间对比。这在低能见度、湿滑路面上，对自动驾驶系统的安全决策至关重要。
从成本和维护角度看，毫米波雷达具有明显优势。其核心部件多为半导体工艺制造，成本低、可靠性高，且不受机械结构限制。
在雨天行驶过程中，传感器表面可能会被泥水或灰尘覆盖，毫米波雷达仍能保持较高的探测性能。
传感器融合是当前趋势
尽管毫米波雷达在雨雾天表现优异，激光雷达在晴天则具备更高精度。因此，多数企业选择将两者融合，以实现互补。
在正常驾驶环境中，激光雷达主要负责环境建模。当系统检测到雨量或雾气浓度超过设定阈值时，感知权重会转向毫米波雷达。
通过将毫米波雷达的动态目标数据与激光雷达的残存点云信息进行交叉验证，系统可以更准确地识别真实障碍物，减少误报。
以华为为代表的厂商，已在最新传感器方案中集成高线数激光雷达与高性能4D毫米波雷达。这种组合在极端暴雨天气中仍能保持稳定，毫米波雷达作为最后一道防线，保障系统在恶劣环境下的可靠运行。
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