文章目录
- 介绍
- 工作原理
- 特点
- 性能参数
- 应用
- 厂家
介绍
毫米波雷达是工作在毫米波波段探测的雷达，与普通雷达相似，是通过发射无线电信号并接收反射信号来测量物体间的距离。毫米波雷达工作频率为30~300GHz(波长为1 - 10mm)，波长介于厘米波和光波之间，因此毫米波雷达具有微波雷达和光电雷达的一些优点，十分适合用于自动驾驶领域。因为毫米波雷达具备较强的穿透力，可以十分轻松的穿透保险杠上的塑料，所以安装位置一般都在保险杠内。
工作原理
毫米波雷达采集的原始数据基于极坐标系（距离+角度），这跟激光雷达的笛卡尔（XYZ）坐标不同。汽车雷达领域中，调频连续波（FMCW - Frequency Modulated Continuous Wave）的波形较为常见。其工作时，振荡器会产生一个频率随时间逐渐增加的信号（chirp），这个信号遇到障碍物之后，会反弹回来，其时延为2倍的距离除以光速。返回的波形和发出的波形之间有个频率差，这个频率差是呈线性关系的 —— 物体越远，返回的波形越晚，跟入射波的频率插值越大。将这两个频率做一个减法，就可以得到两者之间的差拍频率，通过判断差拍频率的高低就可以判断障碍物的距离。毫米波雷达测速的原理是根据chirp之间的多普勒效应。
车载毫米波雷达通过天线发射毫米波，接受目标的反射信号，经内部处理后快速准确地获取汽车周围的物理环境信息（包括但不限于与其他物体的相对距离、相对速度、角度、方向等），然后根据所探知的物体信息进行目标追踪和识别分类，进而结合车身动态信息进行数据融合，最终通过ECU进行智能处理。通过合理的决策后，会经过听觉、视觉以及触觉等多种方式告知或警告驾驶员，还可以对汽车进行主动干预，从而保证驾驶过程中的安全性和舒适性，减少事故的发生。
特点
优点：
1. 高分辨率，小尺寸。由于天线和其他的微波元件尺寸和频率相关，因此毫米波雷达的天线和微波元器件比较小，方便获取窄波束。
2. 毫米波导引头穿透烟雾、灰尘的能力较强，测量精度受天气的和环境的影响小。
3. 可以直接测量距离和速度信息。
缺点：
1. 毫米波雷达的发射机功率低，波导器件中的损耗大。
2. 行人的后向散射截面弱。
3. 毫米波器件昂贵，暂时无法大量生产装备。
性能参数
1. 发射频率 —— 毫米波的波长范围是1-10mm、其对应的频率为 30-300GHz 。常用的毫米波雷达频段为24GHz、60GHz和77GHz这三个频段，其中24GHz的波长是1.25cm，但是业界也依然称之为毫米波，60GHz波长是5mm，77G的波长是3.9mm。频率高对应的波长短，其测量分辨率和精确度高。
2. 探测距离 —— 探测距离主要与发射功率、天线增益、天线波束角和物体反射截面积。通常发射功率越大，天线增益越高、天线波束角越窄以及物体反射截面积越大，雷达能够检测到的有效回波就越强，测量距离就越远。
3. 探测精度 —— 单目标的速度测量精度，数据取决于信噪比（衡量雷达接收信号质量的单位）。信噪比高不高，是衡量毫米波雷达的目标检测性能是否强大的根本参数。
4. 测速范围 —— 毫米波雷达的测速是利用多普勒效应原理，当目标向雷达天线靠近时，反射信号频率将高于发射机频率；反之，当目标远离天线而去时，反射信号频率将低于发射机频率。毫米波雷达的测速范围和目标运动方向有关，目标靠近雷达做径向运动，目标速度为负；目标远离雷达做径向运动，目标速度为正。
5. 测速精度 —— 单目标的速度测量精度，数据取决于信噪比（衡量雷达接收信号质量的单位）。信噪比高不高，是衡量毫米波雷达的目标检测性能是否强大的根本参数。
6. 天线波束角度范围 —— 天线波束形状一般用水平和垂直面内的波束宽度来表示(3dB表示)。常见的波束形状有扇形、针状和余割平方形。天线的波束角度范围越窄，辐射的能量更集中，雷达测测的距离会越远。
7. 视场角 —— 能够探测到的视野范围，水平范围一般为±60°，垂直视角一般为±15°。
8. 角度分辨率 —— 如果角度分辨率为N度，则两个目标必须间隔N度以上才能被雷达识别成2个点。
应用
与激光雷达相比，毫米波雷达的成本相对较低，是一种相对容易大范围应用的传感器。按照目前的主流分类，车载毫米波雷达的频率主要包括24GHz和77GHz两种。其中24GHz频段的雷达通常用于感知车辆周围的障碍物，为换道决策提供感知信息，其能够实现盲点监测、变道辅助等。77GHz频段的雷达波长更短，尺寸更小，性能良好的77GHz雷达的最大检测距离可以达到160m以上，因此常被安装在前保险杠上，正对汽车的行驶方向。77GHz的雷达剋实现紧急制动、高速公路跟车等功能。现在毫米波雷达有使用更大的天线来达到更好的角度分辨率的趋势，用更大的带宽来达到好的距离分辨率，弥补现阶段毫米波雷达在探测精度方面的不足。
毫米波雷达测距的原理决定了其频率越高的，其波长越短。波长短，则意味着分辨率高。相比于24GHz，77GHz的雷达的发展前景更好。
厂家
目前，车载毫米波的市场主要由德国、美国、日本等国家的公司垄断，其中大陆、博世、电装、奥托立夫、安波福最为著名。在77GHz频段的雷达生产，主要由博世、大陆、安波福、电装、天合、富士通天、日立等公司掌握。国内厂商在打破技术壁垒也在不断努力，北京行易道研发的77GHz的雷达已经装配在北汽的车辆上。另外，沈阳的承泰科技、深圳卓泰达等公司也取得了一定的成就。
主要厂商及其产品 | |||
主要厂商 | 主要产品 | 频率（GHz） | 探测距离 |
奥托立夫（瑞典） | 短距离雷达 | 24~25 | - |
安波福（美国） | 中距离雷达（ESR2.5，MRR2/3） | 76~77 | 前向：不大于174m |
短距离雷达（SRR3/4） | - | ||
博世（德国） | 中距离雷达（MRR） | 76~77 | 前向：不大于160m 后向：不大于80m |
长距离雷达（LRR4） | 前向：不大于250m | ||
大陆（德国） | 短距离雷达（SRR320） | 24~25 | - |
长距离雷达（ARS410） | 76~77 | 前向：不大于170m | |
长距离雷达（ARS430） | 76~77 | 前向：不大于250m | |
天合（德国） | 中距离雷达（AC100） | 24~25 | 前向：不大于150m |
电装（日本） | 长距离雷达 | 76~77 | - |
