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自动驾驶车载毫米波雷达发展进程

1、毫米波雷达发展进程

车载毫米波雷达的研究始于20世纪60年代，研究主要在以德、美、日等发达国家内展开。早期车载毫米波雷达发展缓慢，21世纪后随着汽车市场需求增长开始进入蓬勃发展期。

在毫米波雷达的发展进程中，有一个绕不开的问题就是车载毫米波雷达频段划分。为避免与其他设备频段冲突，车载雷达需要分配专属频段，各国频段划分略有不同。2015年日内瓦世界无线电通信大会将77.5-78.0GHz频段划分给无线电定位业务，以支持短距离高分辨率车载雷达的发展，从而使76-81GHz都可用于车载雷达，为全球车载毫米波雷达的频率统一指明了方向。

随着谷歌、百度的自动驾驶汽车上路，许多人也对自动驾驶技术充满期待。不过目前大部分汽车还处在ADAS（高级驾驶辅助系统）应用普及的阶段，在这个阶段中毫米波雷达就起到了很大的作用。

国际自动机工程师学会将智能驾驶的等级分为五个等级，目前我们正处于ADAS阶段。ADAS（AdvancedDriverAssistantSystem）的普及是未来无人驾驶实现的先行条件，是提高汽车主动安全性能的技术基础。

ADAS系统分为环境感知、计算分析、控制执行三大模块。其中传感器在环境感知模块中具有重要的作用，多种传感器融合应用是未来必然趋势，毫米波雷达将率先成为ADAS系统主力传感器。那么，毫米波雷达是什么？

毫米波雷达是什么

通常将波长为1～10毫米的电磁波称毫米波（millimeterwave），它位于微波与远红外波相交叠的波长范围，具有以下四个特点：?极宽的带宽：通常认为毫米波频率范围为26.5～300GHz，带宽高达273.5GHz。超过从直流到微波全部带宽的10倍。即使考虑大气吸收，在大气中传播时只能使用四个主要窗口，但这四个窗口的总带宽也可达135GHz，为微波以下各波段带宽之和的5倍。这在频率资源紧张的今天无疑极具吸引力。?波束窄：在相同天线尺寸下毫米波的波束要比微波的波束窄得多。例如一个12cm的天线，在9.4GHz时波束宽度为18度，而94GHz时波速宽度仅1.8度。因此可以分辨相距更近的小目标或者更为清晰地观察目标的细节。?与激光相比：毫米波的传播受气候的影响要小得多，可以认为具有全天候特性。?和微波相比：毫米波元器件的尺寸要小得多。因此毫米波系统更容易小型化。由于毫米波雷达相比厘米波雷达具有体积小、易集成和空间分辨率高的特点。早期被应用于军事领域，随着雷达技术的发展与进步，毫米波雷达传感器开始应用于汽车电子、无人机、智能交通等多个领域。车载毫米波雷

达工作的频段为24GHz和77GHz，少数国家（如日本）采用60GHz频段。

车载毫米波雷达的原理

根据辐射电磁波方式不同，毫米波雷达主要有脉冲体制以及连续波体制两种工作体制。

车载毫米波雷达通过天线向外发射毫米波，接收目标反射信号，经后方处理后快速准确地获取汽车车身周围的物理环境信息（如汽车与其他物体之间的相对距离、相对速度、角度、运动方向等），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，最终通过中央处理单元

（ECU）进行智能处理。经合理决策后，以声、光及触觉等多种方式告知或警告驾驶员，或及时对汽车做出主动干预，从而保证驾驶过程的安全性和舒适性，减少事故发生几率。

分类根据毫米波雷达的有效范围，可以将车载毫米波雷达分为长距离雷达

（LRR）和中距离雷达（MRR）以及短距离雷达（SRR）。

结构

MMIC芯片和天线PCB板是毫米波雷达的硬件核心，以FMCW汽车雷达系统为例，主要包括天线、收发模块、信号处理模。1）前端单片微波集成电路（MMIC）：它包括多种功能电路，如低噪声放大器（LNA）、功率放大器、混频器、甚至收发系统等功能。具有电路损耗小、噪声低、频带宽、动态范围大、功率大、附加效率高、抗电磁辐射能力强等特点。毫米波雷达的关键部件前端单片微波集成电路（MMIC）技术由在国外半导体公司掌控，而高频的MMIC只掌握在英飞凌、飞思卡尔等极少数国外芯片厂商手中。国内的MMIC仍处于起步状态。2）雷达天线高频PCB板：毫米波雷达天线的主流方案是微带阵列，简单说将高频PCB板集成在普通的PCB基板上实现天线的功能，需要在较小的集成空间中保持天线足够的信号强度。77Ghz雷达更高规格的高频PCB板，77GHz雷达的大范围运用将带来相应高频PCB板的巨大需求。相比于第2代LRR需要用几个砷化镓芯片生成、放大并检测77GHz微波，Bosch第3代LRR极大简化了雷达天线PCB板，仅使用1或2个英飞凌硅锗芯片。Bosch

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