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毫米波雷达具有独特的优势,目前频段主要分布在24GHz和77GHz两个频段

发布时间:2021-04-07  来源:立鼎产业研究网  点击量: 109 

毫米波雷达,是一种使用天线发射波长 1-10mm、频率 24-300GHz 的毫米波作为放射波的雷达传感器,通过处理目标反射信号获取汽车与其他物体相对距离、相对速度、角度及运动方向等物理环境信息。毫米波雷达可根据所探知的物体信息对目标进行追踪和分类,电子控制单元(ECU)结合车身动态信息进行智能决策,通过声音、光线及触觉等多种传感方式告知驾驶者,或直接进行自动变速、制动处理,从而降低驾驶事故发生的概率。

相较于摄像头和激光雷达等车载传感器,毫米波雷达具有独特的优势。1)集成度高,受外界环境影响小:毫米波波长介于厘米波及光波之间,兼具微波制导和光电制导的优点,与微波导引头相比,毫米波导引头体积小、重量轻、集成度高,与红外导引头相比,毫米波导引头穿透烟雾能力强,且具备一定反隐身能力,可全天候全天时工作;2)测量精度高:毫米波频率高,多普勒效应显著,距离和速度测量精度高(可达厘米级别),此外,毫米波雷达可在小天线口径下获得窄波束,细节分辨能力强、被截获性低、抗干扰能力强;3)性价比较高:毫米波雷达探测距离约为200m,相较于激光雷达,毫米波雷达的成本很低,可以在自动驾驶汽车上大规模推广应用。

从毫米波雷达的频段分布上看,目前毫米波雷达主要分布在24GHz 77GHz 两个频段。其中24GHz 主要用于中短距离雷达,探测距离大约在50-70 米;77GHz 主要用于长距离雷达,探测距离大约在150-250米。24GHz 目前大量应用于中短距测量,包括汽车的盲点监测、变道辅助,其雷达安装在车辆的后保险杠内,用于监测车辆后方两侧的车道是否有车、可否进行变道等。

77GHz 雷达在集成度、探测精度与距离测量等整体性能优于24GHz 雷达,但成本也高于24GHz 雷达。以ACC 自适应巡航为例,77GHz 毫米波雷达的体积仅为24GHz 毫米波雷达的33.3%,识别率是其3 倍,精准度则达到24GHz 毫米波雷达的3-5 倍。目前市面上主流的77GHz 毫米波雷达系统单价在1000 元左右,24GHz 雷达单价在500 元左右。为了节约成本并有效实现驾驶环境360 感知,大多数厂商多采用“1 长(77GHz+n中短(24GHz)”个毫米波雷达,比如奥迪A8 就搭载了5 个毫米波雷达,其中包括一个长距离雷达(LRR)和这个中短距离雷达(MRR);奔驰S 级则搭载了7 个毫米波雷达,包括1 个长距离雷达(LRR)和6 个短距离雷达(SRR)。

24GHz 77GHz 毫米波雷达对比


资料来源:公开资料

目前,77GHz 雷达由于其体积较小,更容易实现单芯片的集成,且具有更高的识别精度、更高的信噪比以及更强的穿透能力,已经成为毫米波雷达行业的主流。在另一方面,根据美国 FCC 和欧洲 ESTI 规划,24GHz 的宽频段(21.65-26.65GHz)将在 2022 年过期。因此,随着规模的扩大和成本的进一步下降,77GHz将成为毫米波雷达未来市场的发展趋势。

未来汽车将主要由77GHz 毫米波雷达构成


资料来源:公开资料

毫米波雷达测距原理是根据接收和发射毫米波的时间差来测算的。毫米波雷达将无线电波(毫米波)信号发出去,然后接收回波,根据收发的时间差测得目标的位置数据和相对距离。目前,市场上主流的方法是使用FMCW(调频连续波)调制方法来测距,通过振荡器形成持续变化的信号,而发出信号和接收信号之间形成频率差,其差值与发射-接收时间差成线性关系,只要通过频率差就能计算出接受与发射毫米波信号之间的时间差,从而测量出车辆与物体距离。

FMCW 调制的毫米波雷达测距原理


资料来源:公开资料

毫米波雷达测速是基于多普勒效应原理。所谓多普勒效应就是,当声音、光和无线电波等振动源与观测者有相对速度运动时,观测者所收到的振动频率与振动源所发出的频率有不同。也就是说,当发射的电磁波和被探测目标有相对移动,回波的频率会和发射波的频率不同。当目标向雷达天线靠近时,反射信号频率将高于发射信号频率;反之,当目标远离天线而去时,反射信号频率将低于发射信号频率。通过测量接受信号与发射信号的频率差,我们就可以得到相对速度。

同时,毫米波雷达还可以实现角度测量。毫米波雷达拥有多个并列接收天线,每个接受天线之间距离为d,同一检测目标反射回来的电磁波信号在两个接受天线中的相位差为b,则物体相对毫米波的方位角即为arctan

标签:毫米波雷达

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