隨著智能駕駛時(shí)代的到來(lái)，車(chē)載傳感器也即將進(jìn)入快速發(fā)展時(shí)期，毫米波雷達(dá)因具有穿透力強(qiáng)(不受煙、霧、灰塵影響)、全天候全天時(shí)、精確度較高、體積小、性?xún)r(jià)比高等特性，已成為當(dāng)前L2及以上智能駕駛汽車(chē)的標(biāo)配。國(guó)家智能網(wǎng)聯(lián)汽車(chē)（長(zhǎng)沙）測(cè)試區(qū)旨在打造國(guó)內(nèi)領(lǐng)先的智能網(wǎng)聯(lián)汽車(chē)專(zhuān)業(yè)檢測(cè)機(jī)構(gòu)，成為智能網(wǎng)聯(lián)汽車(chē)行業(yè)測(cè)試服務(wù)基礎(chǔ)支撐平臺(tái)。測(cè)試區(qū)擁有高速、城市、鄉(xiāng)村、越野等多種道路場(chǎng)景模擬測(cè)試區(qū)及集群測(cè)試場(chǎng)，為毫米波雷達(dá)相關(guān)企業(yè)提供專(zhuān)業(yè)高效的測(cè)試評(píng)價(jià)服務(wù)和豐富的測(cè)試場(chǎng)景，滿(mǎn)足大批量測(cè)試需求。（以下部分內(nèi)容轉(zhuǎn)載自 汽車(chē)ECU開(kāi)發(fā)，侵刪）

毫米波雷達(dá)原理

毫米波雷達(dá)是使用天線發(fā)射毫米波(波長(zhǎng)1mm-10mm),通過(guò)處理回波測(cè)得汽車(chē)與探測(cè)目 標(biāo)的相對(duì)距離、速度、角度及運(yùn)動(dòng)方向等信息的傳感器，頻率范圍為(30-300)GHz。

但是由于雷達(dá)頻率受各國(guó)政府嚴(yán)格管控，因此車(chē)載毫米波雷達(dá)的應(yīng)用頻段主要集中在24G、60G、77G、79GHz這幾個(gè)頻率的應(yīng)用。

毫米波雷達(dá)分類(lèi)

按輻射電磁波的方式不同，毫米波雷達(dá)分為脈沖類(lèi)型和連續(xù)波類(lèi)型，連續(xù)波類(lèi)型又細(xì)分為CW(恒頻連續(xù)波，只能測(cè)速不能測(cè)距)、FSK(頻移鍵控連續(xù)波、可探測(cè)單個(gè)目標(biāo)的具體和速度)、FMCW(調(diào)頻連續(xù)波，可對(duì)多個(gè)目標(biāo)實(shí)現(xiàn)測(cè)距和測(cè)速，分辨率高，技術(shù)成熟)。

脈沖雷達(dá)工作原理：脈沖工作方式可以將發(fā)射波和回波區(qū)分出來(lái)，同時(shí)可對(duì)比接收回波與發(fā)射信號(hào)中不同頻率，利用多普勒效應(yīng)得到目標(biāo)的速度信息。也可以利用回波的時(shí)間信息得到距離信息。該方式數(shù)據(jù)處理原理較簡(jiǎn)單，但由于單次脈沖需求功率大，存在間歇期的盲區(qū)，在當(dāng)前毫米波雷達(dá)產(chǎn)品中未被采用。 

CW恒頻連續(xù)波雷達(dá)工作原理：對(duì)接收信號(hào)與發(fā)射信號(hào)的混頻可以得到目標(biāo)的多普勒頻率進(jìn)而得到速度信息。但是由于是連續(xù)波，不能測(cè)得發(fā)射信號(hào)的來(lái)回時(shí)間。因此CW雷達(dá)不能進(jìn)行距離測(cè)量，只能實(shí)現(xiàn)對(duì)目標(biāo)的速度測(cè)量。

 FMCW雷達(dá)工作原理：FMCW雷達(dá)的發(fā)射頻率隨時(shí)間變化呈線性變化，這樣在發(fā)射信號(hào)里面可攜帶時(shí)間信息。高頻信號(hào)由壓控振蕩器產(chǎn)生，通過(guò)功率分配器將一部分經(jīng)過(guò)額外放大后饋送至發(fā)射天線，另一部分耦合至混頻器，與接收的回波混頻后低通濾波，得到基帶差頻信號(hào)，經(jīng)過(guò)模數(shù)轉(zhuǎn)換后送至信號(hào)處理器處理。這樣得到的信號(hào)既能得到時(shí)間信息，也可以得到多普勒效應(yīng)特征點(diǎn)。因此可同時(shí)測(cè)量速度和距離信息。

按輻射電磁波的頻率不同，車(chē)載毫米波雷達(dá)主要有24GHz、77GHz、79GHz三種。其中，24GHz主要用于短距離(60m以?xún)?nèi))，短距離雷達(dá)被稱(chēng)為SRR；77GHz主要用于長(zhǎng)距離(150m-250m),長(zhǎng)距離雷達(dá)被稱(chēng)為L(zhǎng)RR；79GTTz通常用于中短距離，其中中距離雷達(dá)被稱(chēng)為MRR。

24GHz （2019年全球市占率54.35%）:探測(cè)距離60m,主要應(yīng)用于BSD （盲點(diǎn)監(jiān)測(cè)）、T.CA （變道輔助）、PA （泊車(chē)輔助），目前為毫米波雷達(dá)中最常見(jiàn)產(chǎn)品。根 據(jù)美國(guó)FCC和歐洲ESTI規(guī)劃，24GHz的寬頻段（21.65GHz-26.65GHz）將于2022 年過(guò)期，歐洲和美國(guó)都已經(jīng)宣布將逐步限制和停止24GHz頻段在汽車(chē)?yán)走_(dá)中的使 用。

77GHz（2019年全球市占率45.52%）:探測(cè)距離100-250m,主要應(yīng)用于ACC（自適應(yīng)巡航）、AEB （自動(dòng)緊急制動(dòng)）、FCW （前方碰撞預(yù)警）等。由于相對(duì) 24G11Z產(chǎn)品體積更小、識(shí)別率更高，77GHz雷達(dá)正逐步替代24G11Z方案成為主 流產(chǎn)品。

79GHz（2019年全球市占率0.12%）：探測(cè)距離可達(dá)200米，具有高探測(cè)范圍和 角度精度。主要應(yīng)用于BSW （盲區(qū)警告）、LCA、FCTA （前方交叉路口警報(bào)）等。79GHz雷達(dá)在分辨率、探測(cè)距離等方面可與77GHz產(chǎn)品比肩，需求有望不斷攀升。工信部已于《汽車(chē)?yán)走_(dá)無(wú)線電管理暫行規(guī)定（征求意見(jiàn)稿）》提出將(76- 79)GHz頻段規(guī)劃用于汽車(chē)?yán)走_(dá)，但79GHz產(chǎn)品目前在中國(guó)尚未開(kāi)放民用。

毫米波雷達(dá)的數(shù)據(jù)傳輸

以博世第四代MRR為例。雷達(dá)芯片自帶數(shù)據(jù)處理能力，其一般有兩種信號(hào)傳遞方式：

1.雷達(dá)直接給出提供32個(gè)原始目標(biāo)，并且告知是靜止還是運(yùn)動(dòng)目標(biāo)。在這種模式下，需要主機(jī)廠自行結(jié)合視覺(jué)算法，來(lái)判斷靜止物體是汽車(chē)還是其他障礙物。2.雷達(dá)控制器基于毫米波的RCS反射面積和不同幀之間反射點(diǎn)情況，從32個(gè)原始目標(biāo)中篩選出功能安全目標(biāo)——即車(chē)輛需要做出反應(yīng)的目標(biāo)。

因此在這兩種模式下傳遞的信號(hào)其實(shí)已經(jīng)屬于低數(shù)據(jù)量的特征點(diǎn)，故雷達(dá)與控制器之間的數(shù)據(jù)傳輸采用傳統(tǒng)的CAN通訊。

毫米波雷達(dá)的優(yōu)缺點(diǎn)

本文開(kāi)頭大致描述了毫米波雷達(dá)的具有的優(yōu)質(zhì)特性，但是缺點(diǎn)也難以避免，比如毫米波雷達(dá)無(wú)法提供高度信息，空間分辨率一般，并且嚴(yán)重的是，由于毫米波雷達(dá)的工作方式是利用多普勒效應(yīng)來(lái)檢測(cè)目標(biāo)的，這就會(huì)導(dǎo)致對(duì)于靜態(tài)目標(biāo)產(chǎn)生漏檢的情況，導(dǎo)致自動(dòng)駕駛系統(tǒng)做出錯(cuò)誤的決策。

另外由于毫米波雷達(dá)芯片基本被博世、NXP、TI壟斷，其中博世和NXP又不對(duì)外供貨，導(dǎo)致國(guó)內(nèi)企業(yè)基本用的是TI的芯片，這也導(dǎo)致同質(zhì)化競(jìng)爭(zhēng)特別嚴(yán)重，另外在PCB基材以及結(jié)構(gòu)布局對(duì)雷達(dá)性能很敏感，基本上這一塊也受?chē)?guó)外企業(yè)壟斷，比如羅杰斯等。

毫米波雷達(dá)的發(fā)展方向

1.前向MRR和LRR往高頻率77/79GHz方向演化。

2.毫米波雷達(dá)對(duì)方位的探測(cè)，利用的是波長(zhǎng)短的特性，使用陣列天線來(lái)構(gòu)成窄波束，實(shí)現(xiàn)一個(gè)雷達(dá)覆蓋較寬的方位角。

3.提高雷達(dá)頻率，在保持相同增益的條件下，天線孔徑可隨波長(zhǎng)的平方倍數(shù)減少，對(duì)應(yīng)雷達(dá)尺寸也可降低。

4.同時(shí)孔徑減小可提供更窄的波束，雷達(dá)的速度，位移，物體尺寸的探測(cè)精度可大幅度提高。