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無(wú)人駕駛毫米波雷達(dá)傳感器高精度汽車傳感器，事實(shí)上，毫米波雷達(dá)已經(jīng)在汽車領(lǐng)域應(yīng)用多年。開(kāi)始加入汽車傳感器主要是為了實(shí)現(xiàn)盲點(diǎn)監(jiān)控和定距巡航。隨著技術(shù)的發(fā)展，這兩個(gè)特點(diǎn)逐漸從高端車型普及到幾乎所有車型。隨著自動(dòng)駕駛和ADAS毫米波雷達(dá)對(duì)駕駛環(huán)境的高精度感知有著重要的作用。
毫米波雷達(dá)毫米波是什么：
介于1-10mm的電磁波，波長(zhǎng)短，頻帶寬，更容易實(shí)現(xiàn)窄波束，雷達(dá)分辨率高，不易干擾。毫米波雷達(dá)是一種測(cè)量被測(cè)物體相對(duì)距離、速度和方向的高精度傳感器，早期應(yīng)用于軍事領(lǐng)域。隨著雷達(dá)技術(shù)的發(fā)展和進(jìn)步，毫米波雷達(dá)傳感器開(kāi)始應(yīng)用于汽車電子、無(wú)人機(jī)、智能交通等領(lǐng)域。
目前，不同國(guó)家的車載毫米波雷達(dá)分布頻段不同，但主要集中在24GHz和77GHz，少數(shù)國(guó)家(如日本)使用60GHz頻段。由于77G相對(duì)于24G未來(lái)，全球車載毫米波雷達(dá)的頻段將趨同于77GHz頻段（76-81GHz）。
車載毫米波雷達(dá)原理：
車載毫米波雷達(dá)傳感器通過(guò)天線向外發(fā)射毫米波，接收目標(biāo)反射信號(hào)，快速準(zhǔn)確地獲取車身周圍的物理環(huán)境信息（如相對(duì)距離、相對(duì)速度、角度、運(yùn)動(dòng)方向等）。)，然后根據(jù)物體信息進(jìn)行目標(biāo)跟蹤和識(shí)別分類，結(jié)合車身動(dòng)態(tài)信息進(jìn)行數(shù)據(jù)集成，通過(guò)中央處理單元（ECU）智能處理。經(jīng)過(guò)合理決策后，通過(guò)聲音、光線、觸覺(jué)等方式通知或警告駕駛員，或及時(shí)主動(dòng)干預(yù)汽車，確保駕駛過(guò)程的安全舒適，降低事故發(fā)生的概率。
根據(jù)輻射電磁波的不同方式，毫米波雷達(dá)傳感器主要有脈沖系統(tǒng)和連續(xù)波系統(tǒng)。連續(xù)波可分為連續(xù)波FSK(頻移鍵控)，PSK(相移鍵控)，CW(恒頻連續(xù)波)，F(xiàn)MCW(調(diào)頻連續(xù)波)等方法。分辨率高，信號(hào)處理復(fù)雜度低，成本低，技術(shù)成熟，F(xiàn)WCW雷達(dá)已成為常用的車載毫米波雷達(dá)，德?tīng)柛！㈦娧b、博世等Tier1供應(yīng)商均采用FMCW調(diào)制方式。
FMCW雷達(dá)系統(tǒng)主要包括收發(fā)天線、射頻前端、調(diào)制信號(hào)、信號(hào)處理模塊等。毫米波雷達(dá)傳感器達(dá)通過(guò)接收信號(hào)和發(fā)射信號(hào)的相關(guān)處理來(lái)探測(cè)目標(biāo)的距離、方向和相對(duì)速度。
發(fā)展現(xiàn)狀：
目前，毫米波雷達(dá)主要為24GHz和77GHz。24GHz雷達(dá)測(cè)量距離短(5~30m），主要用于汽車后方；77GHz雷達(dá)測(cè)量距離長(zhǎng)(30~70m），主要用于汽車前部和兩側(cè)。毫米波雷達(dá)主要包括雷達(dá)射頻前端、信號(hào)處理系統(tǒng)和后端算法。在現(xiàn)有產(chǎn)品中，雷達(dá)后端算法的專利授權(quán)成本約占成本的50%，射頻前端約占成本的40%，信號(hào)處理系統(tǒng)約占成本的10%。
射頻前端：
射頻前端通過(guò)發(fā)射和接收毫米波獲得中頻信號(hào)，從中提取距離、速度等信息。因此，射頻前端直接決定了雷達(dá)系統(tǒng)的性能。目前，毫米波雷達(dá)射頻前端主要為平面集成電路和混合微波集成電路（HMIC）和單片微波集成電路（MMIC）兩種形式。其中MMIC射頻前端成本低，成品率高，適合大規(guī)模生產(chǎn)。在生產(chǎn)過(guò)程中，一般采用外延MESFET，HEMT和HBT等待設(shè)備工藝。其中GaAs基的HEMT工藝成熟，噪聲性能優(yōu)異。
信號(hào)處理系統(tǒng)：
信號(hào)處理系統(tǒng)也是雷達(dá)的重要組成部分。通過(guò)嵌入不同的信號(hào)處理算法，從射頻前端提取中頻信號(hào)，獲取特定類型的目標(biāo)信息。信號(hào)處理系統(tǒng)通常是DSP實(shí)現(xiàn)復(fù)雜的數(shù)字信號(hào)處理算法，滿足雷達(dá)的實(shí)時(shí)需求。
后端算法：
后端算法占整個(gè)毫米波雷達(dá)成本的比例高。對(duì)于毫米波雷達(dá)傳感器，國(guó)內(nèi)研究人員從頻域、時(shí)域、時(shí)頻分析等角度提出了大量算法，離線實(shí)驗(yàn)的精度也較高。但國(guó)內(nèi)雷達(dá)產(chǎn)品主要采用基于頻域的快速傅里葉變換及其改進(jìn)算法進(jìn)行分析，測(cè)量精度和適用范圍有一定限制，國(guó)外算法受專利嚴(yán)格保護(hù)，價(jià)格非常昂貴。
優(yōu)勢(shì)：
毫米波雷達(dá)傳感器具有波長(zhǎng)、頻帶寬（頻率范圍大）、穿透能力強(qiáng)的特點(diǎn)，形成了毫米波雷達(dá)的優(yōu)點(diǎn)：
1.穿透能力強(qiáng)，不受天氣影響。大氣對(duì)雷達(dá)波段的傳播有衰減作用。毫米波雷達(dá)在空氣、雨霧、煙霧、污染等方面的衰減弱于紅外線、微波等，具有較強(qiáng)的穿透能力。
2.毫米波雷達(dá)波束窄，頻帶寬，分辨率高，不受白天和黑夜的影響。
3.體積小，緊湊，識(shí)別精度高。毫米波波長(zhǎng)，天線直徑小，組件尺寸小，使毫米波雷達(dá)系統(tǒng)體積小，重量輕，易于安裝在汽車上。
4.對(duì)于同一物體，毫米波雷達(dá)截面積大，靈敏度高，可探測(cè)和定位小目標(biāo)。
5.可實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程感知和探測(cè)。毫米波雷達(dá)分為遠(yuǎn)程雷達(dá)(LRR)和近距離雷達(dá)(SRR)，由于毫米波在大氣中的衰弱，可以探測(cè)和感知更遠(yuǎn)的距離，其中遠(yuǎn)距離雷達(dá)可以達(dá)到200多個(gè)m感知與探測(cè)。
6.根據(jù)毫米波雷達(dá)的諸多優(yōu)點(diǎn)，目前在汽車防撞傳感器中占有很大的比重。毫米波/微波雷達(dá)數(shù)據(jù)+相機(jī)在汽車防撞傳感器中占70%。
與無(wú)人駕駛車輛的關(guān)系：
通常，車輛的司機(jī)都是有駕照的人，他們可以通過(guò)眼睛和耳朵來(lái)判斷外部環(huán)境，從而駕駛車輛前進(jìn)、轉(zhuǎn)彎和避免障礙物。無(wú)人駕駛車輛的司機(jī)已經(jīng)從人變成了機(jī)器，因此獲取外部信息的設(shè)備已經(jīng)從眼睛和耳朵變成了雷達(dá)。無(wú)人駕駛汽車通過(guò)毫米波雷達(dá)傳感器獲取外部信息，并在分析后對(duì)相應(yīng)事件做出回應(yīng)。
在實(shí)際情況下，雷達(dá)的表現(xiàn)如何？通用性能如何？Cruise以無(wú)人車為例Cruise5個(gè)激光雷達(dá)和21個(gè)毫米波雷達(dá)分別放置在車身周圍。21個(gè)毫米波雷達(dá)中有12個(gè)是ALPS提供的79GHz雷達(dá)，4個(gè)ARS-車身前后安裝雷達(dá)，前后左右安裝5個(gè)高分辨率雷達(dá)，分辨率可達(dá)4厘米。
12個(gè)79GHz毫米波雷達(dá)傳感器采用級(jí)聯(lián)方式工作，即判斷相關(guān)對(duì)象是否同步操作，使無(wú)人駕駛車輛能夠清楚地感知周圍的360°信息還可以同時(shí)跟蹤上千個(gè)目標(biāo)，大大提高了無(wú)人駕駛車輛應(yīng)對(duì)突發(fā)事件的能力。這12個(gè)79GHz毫米波雷達(dá)構(gòu)成冗余系統(tǒng)。雖然它會(huì)增加制造成本，使系統(tǒng)看起來(lái)有點(diǎn)臃腫，但與其安全性能的好處相比，這是微不足道的。
由許多雷達(dá)組成的系統(tǒng)總是可以更新無(wú)人駕駛車輛周圍的地圖。因此，在某種程度上，無(wú)人駕駛車輛比人類駕駛車輛更安全。無(wú)論司機(jī)有多老，他們都不能總是關(guān)注前后的道路條件，但機(jī)器司機(jī)可以冷靜地判斷四面八方的情況，并做出佳的解決方案。
市場(chǎng)情況及未來(lái)發(fā)展前景：
毫米波雷達(dá)可實(shí)現(xiàn)多種自動(dòng)駕駛功能，ADAS傳感器主要包括攝像頭、毫米波雷達(dá)、激光、超聲波、紅外線等。毫米波雷達(dá)傳感器傳輸距離長(zhǎng)，傳輸窗口大氣衰減損耗低，穿透性強(qiáng)，能滿足車輛對(duì)全天氣候適應(yīng)性的要求，毫米波本身的特點(diǎn)決定了毫米波雷達(dá)傳感器設(shè)備的小尺寸和輕重量。它彌補(bǔ)了攝像頭、激光、超聲波、紅外線等傳感器在車載應(yīng)用中沒(méi)有的使用場(chǎng)景。
在汽車上安裝毫米波雷達(dá)可以測(cè)量從雷達(dá)到被測(cè)物體的距離、角度和相對(duì)速度。毫米波雷達(dá)可以實(shí)現(xiàn)自適應(yīng)巡航控制（AdaptiveCruiseControl），前向防撞報(bào)警（ForwardCollisionWarning），盲點(diǎn)檢測(cè)（BlindSpotDetection），輔助停車（Parkingaid），輔助變道（Lanechangeassistant），獨(dú)立巡航控制（ACC）駕駛輔助系統(tǒng)（ADAS）功能。更常見(jiàn)的汽車毫米波雷達(dá)工作頻率為24GHz和77GH附近。24GHz雷達(dá)系統(tǒng)主要實(shí)現(xiàn)近距離探測(cè)（SRR），而77GHz系統(tǒng)主要實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)距離檢測(cè)（LRR）。
毫米波雷達(dá)市場(chǎng)空間廣闊：
由于各國(guó)汽車安全標(biāo)準(zhǔn)的不斷提高，主動(dòng)安全技術(shù)駕駛輔助系統(tǒng)（ADAS）近年來(lái)，它發(fā)展迅速。汽車毫米波雷達(dá)已成為汽車電子制造商公認(rèn)的主流選擇，因?yàn)樗梢匀旌蚬ぷ鳎⒂芯薮蟮氖袌?chǎng)需求。2014年，全球汽車毫米波雷達(dá)市場(chǎng)出貨量波雷達(dá)市場(chǎng)出貨量為1900萬(wàn)輛PlunkeetResearch預(yù)計(jì)到2022年，全球汽車毫米波雷達(dá)將近17000萬(wàn)輛，2015-2020年的年均復(fù)合增長(zhǎng)率約為24%。
目前汽車毫米波雷達(dá)發(fā)展迅速，一般支持ADAS功能性汽車將使用2或3個(gè)毫米波雷達(dá)傳感器，奧迪A4使用5個(gè)毫米波雷達(dá)，奔馳S級(jí)車使用7個(gè)毫米波雷達(dá)，預(yù)計(jì)未來(lái)使用毫米波雷達(dá)的平均數(shù)量將繼續(xù)增長(zhǎng)，對(duì)于汽車?yán)走_(dá)PCB需求也將迅速增長(zhǎng)。
