雨雾天气下毫米波雷达与激光雷达的表现对比
在自动驾驶技术的演进过程中，感知系统始终是智能驾驶决策的关键支撑。为了确保车辆在复杂交通环境中实现精准避障，激光雷达与毫米波雷达作为两种主流传感器，被广泛部署于自动驾驶平台。
由于这两种传感器的工作原理存在本质差异，在雨雾等恶劣天气中，它们的表现也呈现出显著分化。那么，在这种天气条件下，毫米波雷达与激光雷达，究竟谁更胜一筹？
从工作原理看两者在雨雾中的表现
激光雷达发射的是波长极短的激光脉冲，通常在纳米级别，而毫米波雷达则使用毫米波段的电磁波进行探测。这种波长差异直接影响了两种传感器在雨雾环境中的探测能力。
雨雾中的水滴会对电磁波产生散射与吸收效应，特别是当水滴尺寸与波长相近时，会发生强烈的米氏散射，导致信号能量衰减、回波失真。
以激光雷达为例，其波长通常在905纳米或1550纳米范围，与雾滴尺寸（1至20微米）非常接近。这意味着，在浓雾环境中，激光信号易被雾滴干扰，造成大量噪声，甚至完全无法获取有效数据。
相比之下，毫米波雷达的波长更长，通常在毫米级别，远大于雨雾微粒的尺寸。在这样的情况下，电磁波的传播进入瑞利散射区域，具备更强的穿透力，能有效避开雾滴干扰，保持探测稳定性。
因此，在能见度极低的雨雾天气中，毫米波雷达仍可维持较高的探测精度，仿佛具备“透视”能力，成为复杂天气下的可靠感知手段。
从探测距离和目标识别能力来看，毫米波雷达不仅能够穿透雨雾，还能通过多普勒效应直接获取目标速度，这种能力在激光雷达中较难实现，尤其是在恶劣天气条件下。
而在雨雾环境下，激光雷达所采集的点云数据常常杂乱无章，需要大量算力进行滤波处理，甚至在极端情况下可能出现感知失效的问题，成为自动驾驶系统的一大挑战。
激光雷达为何在雨雾中表现受限？
尽管毫米波雷达在穿透性方面表现优异，激光雷达仍是众多车企的首选。这主要源于其在空间分辨率和三维建模能力上的突出表现。
激光雷达每秒发射数百万激光脉冲，构建出高精度的三维环境图像，可清晰识别道路上的车辆、行人乃至路面上的小型障碍物。然而，在雨雾条件下，其高精度反而成为劣势。
雨滴打在传感器保护罩上，或在空气中密集分布，会引发激光的折射与反射，造成大量虚假点云噪声。这不仅会误导自动驾驶系统误判障碍物，还可能导致不必要的紧急刹车。
尽管当前已有算法尝试对噪声进行过滤，但在极端雨雾条件下，探测距离的急剧下降是物理层面的必然结果。例如，在能见度为100米的雾天中，原本探测距离可达200米的激光雷达，可能仅能识别几十米范围内的目标。
市面上主流的激光雷达多采用905纳米或1550纳米波段。905纳米激光由于人眼安全限制，输出功率较低，穿透力较弱。而1550纳米虽然具备较高输出能力，但在雨天却面临更严重的能量吸收问题。
研究表明，1550纳米处于水分子的强吸收峰附近，这意味着它在雨天比905纳米更容易衰减。因此，提升发射功率或更换波长，并不能完全解决雨雾中的感知难题。
毫米波雷达的全天候优势与成像技术演进
毫米波雷达凭借其长波特性，在恶劣天气下具备天然优势。然而，传统雷达在分辨率方面存在短板，难以提供高精度的空间信息。
近年来，4D毫米波雷达（成像雷达）的发展显著提升了其感知能力。相较于传统雷达，4D雷达通过MIMO技术与多天线阵列，不仅可获取距离、速度和水平角度，还能测量高度信息，从而生成高分辨率的点云图像。
这意味着，在激光雷达受限的极端雨雾天气中，4D毫米波雷达仍可提供清晰的环境轮廓，分辨出前方是高架桥还是静止车辆，极大增强了感知系统的鲁棒性。
此外，毫米波雷达具备的多普勒测速功能，使其能够直接测量目标的精确运动状态，而无需依赖帧间对比计算，大幅降低了感知延迟。
在路面湿滑、能见度低的雨天，实时掌握周围车辆的动态变化，对于自动驾驶系统的决策安全至关重要。毫米波雷达的这一特性，为系统提供了关键的反应时间。
从成本和维护角度看，毫米波雷达具备明显优势。其核心组件多为半导体材料，随着规模生产，成本持续下降。同时，其无需精密光学组件，也减少了对环境条件的敏感度。
即便传感器表面被泥水覆盖，毫米波雷达仍能维持基本的探测能力，表现出较强的环境适应性。
传感器融合的必然趋势
既然毫米波雷达在雨雾天表现优异，而激光雷达在晴天精度更高，是否需要在两者之间做出取舍？实际上，大多数自动驾驶系统采用的是传感器融合方案。
在常规天气下，激光雷达主导三维环境建模，提供高精度数据。而当雨量或湿度超过设定阈值，系统会自动提升毫米波雷达的权重。
通过多传感器数据的交叉验证，可有效排除激光雷达误判的虚假障碍物。例如，当激光雷达检测到一个障碍物，而毫米波雷达未识别到目标时，系统可据此判断为误报，从而提升感知可靠性。
华为等厂商在最新感知方案中已集成高线数激光雷达与高性能4D毫米波雷达，以确保在极端天气下仍能维持系统稳定。这种多传感器协同策略，正是当前行业发展的主流方向。
未来感知系统的演进方向
随着AI与深度学习技术的不断进步，未来的感知系统将更趋近于人类驾驶者的感知模式。
人类在雨雾天气中会主动降低车速，并依赖轮廓判断前方情况。类似地，自动驾驶系统可通过融合雷达、相机等多模态信号，实现更智能的环境感知。
尽管毫米波雷达在分辨率方面不如激光雷达，但它所具备的速度信息与全天候探测能力，是光学传感器难以替代的关键要素。
多传感器协同的模式，不仅有效克服了物理规律带来的感知限制，也为自动驾驶技术的普及与成熟打下了坚实基础。
-- END --
原文标题：雨雾天下毫米波雷达与激光雷达谁更具优势？