解读：为什么毫米波雷达是自动驾驶不可或缺的传感器？

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*毫米波雷达产品

在智能驾驶传感器领域，与激光雷达相比，毫米波雷达在技术上更加扎实和成熟，市场出货量也相当可观。以中国市场为例，2015年车载毫米波雷达的销量为180万部，平均每12辆车上有1部毫米波雷达。此外，毫米波雷达在欧洲的普及率很高。

杭州智博科技是这个领域的参与者之一。该公司成立于2015年底。在车载雷达领域，杭州智博开发了zb002v产品，这是一款基于毫米波技术的K波段通用雷达。它适用于需要精确测速和测距的场合，如汽车前方碰撞报警、大型无人机避障、大型物流机器人等。

近日，在佳志道汽车举办的一个与adas相关的论坛上，杭州智博创始人兼董事长袁帅分享了“车载毫米波雷达技术及智能驾驶应用”的主题，详细介绍了毫米波雷达的频段、发展历史、基本原理、关键技术及市场预期。雷锋的新智能驱动(ai-drive)经过精心编辑:

1.毫米波频段的划分毫米波本质上是电磁波。毫米波的频带很特殊，它的频率比无线电高，比可见光和红外低，频率范围从10千兆赫到200千兆赫。毫米波介于微波和太赫兹(1000ghz)之间，可以说是微波的一个子集。

在该频段，毫米波特性使其非常适合车载应用。目前，在普通车辆领域有三种毫米波雷达频段。

一种是24-24.25千兆赫，广泛用于盲点监测和车道变换辅助。雷达安装在车辆的后保险杠上，用于监控车辆后部两侧的车道上是否有车，以及是否可以换车道。这个频带也有它的缺点，第一，频率比较低，第二，带宽比较窄，只有250mhz。

另一个频段是77ghz，频率相对较高，国际允许带宽高达800mhz。袁帅称，该频段的雷达性能优于24ghz雷达，主要用于装配在车辆前保险杠上，检测前方车辆的距离和速度，实现紧急制动、自动跟随等主动安全领域的功能。

第三类应用频带是79千兆赫-81千兆赫。这个频段最大的特点是带宽很宽，比77ghz高3倍以上，这也使它具有很高的分辨率(雷锋。(公开号码:雷锋。注:“分辨率”将在后面详细解释)，可达5厘米。该分辨率在自主驾驶领域非常有价值，因为自主车辆需要区分许多精细物体，例如行人，这需要高带宽。袁帅表示，这一频段将在未来自动驾驶领域得到广泛应用。

就波长而言，24ghz毫米波的波长为1.25厘米，而77ghz毫米波的波长约为4毫米，毫米波的波长比光波的波长长1000多倍，因此对物体的穿透能力较强。

例如，我们通常看到的尘埃直径约为1微米至100微米，自然界中雨滴的直径在0.5毫米至4毫米之间。因此，波长相同或更长的电磁波可以很容易地穿透这些障碍物，而毫米波具有这种能力。

这种可靠性是其他任何传感器都无法达到的，因此毫米波雷达在要求高安全性和高可靠性的雷达领域有着难以撼动的地位。

二、毫米波雷达在车载领域的发展历史事实上，毫米波雷达在20世纪60年代开始在美国车载领域应用，但当时技术水平较低，采用单天线，前端只有一个接收机和一个发射机，频率只有10ghz。此外，在袁帅的描述中，这个雷达装置在车前并不漂亮。“基本上就像有两个盘子放在那里。”

此后，为了缩小规模，业内专家不断将频率提高到30ghz和50ghz。雷达频率越高，天线尺寸越小，这意味着相同尺寸雷达的天线波束集中度越高。

20世纪90年代，发展了60ghz、77ghz和94ghz毫米波雷达。60ghz频段主要用于通信，94ghz频段主要用于军事，而77ghz频段被选为工业上的主流毫米波雷达频段。

历史上，毫米波雷达也有典型的应用。1992年，美国运输部在灰狗巴士上安装了1500套毫米波雷达，到1993年，它取得了立竿见影的效果:交通事故的发生率下降了25%。然而，最终，它在1994年被完全拆除，因为效果太好，损害了一些既得利益者的利益。

到目前为止，世界上有四大毫米波雷达供应商(雷锋的新智慧:当然，他们的业务不仅限于毫米波雷达)，简称为abcd，即奥托立夫、博世、大陆和德尔福。

奥托立夫专注于24ghz盲点和变道辅助雷达，其主要客户是戴姆勒-奔驰(Daimler Benz)，其车辆基本上以变道辅助雷达为标准，奥托立夫的毫米波雷达出货量较大。

博世的毫米波雷达主要工作在77ghz，覆盖范围很广，包括远程(lrr)、中程(mrr)和用于车辆后部的盲点雷达。博世的方案高度集成，为汽车输出控制信号，其定制性非常强。通常，它会与一家大型汽车企业合作，共同推广该项目。

大陆公司同时拥有24ghz和77ghz毫米波雷达产品，性能良好。戴姆勒的77ghz毫米波雷达主要由大陆公司提供。

德尔福是美国的老企业，主要采用77ghz毫米波雷达，采用传统的硬件方案，成本高，性能好。

3.毫米波雷达对距离、速度和角度的检测需要清晰，毫米波雷达测量目标距离、速度和角度的性能与其他传感器略有不同。视觉传感器获得的是二维信息，而没有深度信息，而毫米波雷达具有深度信息，可以提供目标的距离；激光雷达对速度不敏感，而毫米波雷达对速度非常敏感，可以直接获得目标速度，因为毫米波雷达具有明显的多普勒效应，通过检测其多普勒频移可以提取目标速度。

毫米波雷达最基本的探测技术是利用fmcw连续线性调频波探测前方物体的距离。毫米波雷达发射连续波，这在后端处理中比激光雷达计算量更大。

其原则在于:

振荡器将产生一个频率随时间逐渐增加的信号。遇到障碍物后，信号会以两倍于光速的时间延迟反弹回来。返回波形和发射波形之间存在频率差，频率差与时间延迟成线性关系:物体距离越远，接收到的返回波越晚，返回波和入射波之间的频率差越大。

通过减去这两个频率，我们可以得到差频(拍频)，并且我们可以通过判断拍频来判断障碍物的距离。

此外，为了检测目标的速度，还有更先进的频率调制技术，主要是基于多普勒频移原理。

角度检测是通过多个接收天线接收的信号的时间延迟来实现的。举个简单的例子，假设有两个天线从某个方向接收电磁波。电磁波到达两个天线的时间不同，或者相位差不同。信号的角度可以通过相位差来评估。

这里介绍了一个非常重要的概念——毫米波雷达分辨率。它的定义是“雷达能够分辨的两个物体之间的最近距离”。例如，如果两个物体靠近，雷达可能会把它们列为一个物体，如果它们彼此分开，雷达会看到两个物体。那么，它有多远？雷达可以分辨两个物体之间的距离。这叫做雷达分辨率。

计算分辨率的公式也很简单，即光速/两倍雷达带宽，因此对于24ghz和77ghz，分辨率可以直接计算。前者为0.6米，后者约为20厘米。3ghz带宽的毫米波雷达分辨率可达5厘米，非常适合自动驾驶应用。

另外，在关键的天线技术中，有两种毫米波雷达，一种是基于透镜的，另一种是印刷电路板的。基于透镜的天线开发不太灵活，因为它最终会集中在一个很小的区域，这不容易安排灵活的设计。

第四，未来

总的来说，毫米波雷达的成本正在迅速下降，因为它是一种硅基芯片，并且没有特别昂贵和复杂的工艺。然而，激光雷达对光收发器和装配工艺有很高的要求，因此很难降低成本。

目前，激光雷达的另一项非常重要的技术是固态激光雷达，它实际上与传统雷达和毫米波雷达处于同一应变状态。固态激光雷达本质上是调整各个发射和接收单元的相位，而毫米波雷达的原理是一样的，只是毫米波雷达工作在电磁波上，实现器件的难度远远低于改变光频带中的相位。

至于毫米波雷达的市场前景。一辆汽车将携带3-8毫米波段雷达，目前，梅赛德斯-奔驰高端汽车已经安装了7。未来10年，车载毫米波雷达的市场规模不可低估。

从政策角度来看，各国都在推广汽车的aeb功能，其中日本和北美已经在推广，中国也将在2018年推广到商用车领域。

毫米波雷达是雷达领域中不可替代的传感器。虽然它有一些缺点，但它是唯一一个全天工作的传感器。它的测速和测距精度远高于视觉，测速精度也将高于激光雷达。渗透会更好。但总的来说，没有冲突，因为未来会有一个融合的趋势，特别是对于无人驾驶，而且毫无疑问，三个传感器会相互融合。

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来源：搜狐微门户