最新专利曝光，华为要将“雷达之王”装到车上？

近期，随着印巴空战中，中国歼10C战机和PL15E空空导弹的出色表现，这些装备上搭载的核心高精度传感器——相控阵雷达，备受关注。
与此同时，亦有网友爆料，华为在4月份公开了“多频段相控阵雷达”专利，或有意将目前主要应用于军事、航空航天领域的相控阵雷达技术引入到汽车中，作为智能驾驶的核心传感器。
该问题引发市场的反响，华为将相控阵雷达这个“雷达之王”放到车上了？

▲来源：网络


华为的多频段相控阵专利公开，相控阵雷达？上车？
多篇报道中，引用了华为在今年4月份公开的【CN116325342B】号专利，专利名称为“多频段相控阵和电子设备”，据专利介绍摘要显示：
本申请公开了一种多频段相控阵，包括与多个多频段天线耦合的多个支路，所述多个支路中的每个支路包括低噪声放大器和功率放大器；所述功率放大器和低噪声放大器分时用于发射和接收所述多频段相控阵接收的第一频段的信号和第二频段的信号，所述第一频段与所述第二频段不同且没有重叠；所述多个支路中的每个支路还包括移相器，所述移相器用于对所述第一频段的信号进行移相，所述移相器还用于对所述第二频段的信号进行移相；所述移相器包括第一移相支路和第二移相支路，所述第一移相支路用于对所述第一频段的信号移相；所述第二移相支路对所述第二频段的信号移相。


▲来源：国家知识产权局
从专利的具体描述上来看，主要聚焦于多频段智能切换、动态波束赋形和抗干扰算法升级，是华为在通信领域的又一专利技术：
无线通信由于在低频段频率资源的受限，高频发展的趋势成为了一个必然。比如毫米波频段由于其丰富的频谱资源受到广泛研究。随着频率的提高，高的路径损耗限制了它的发展。相控阵技术提供了一种可能的解决方案。在5G新无线电(new radio，NR)的高频通信领域、车载雷达领域以及相关的技术领域中，相控阵技术都成为了一种必选的技术手段。为了充分利用频率资源，支持多频段的相控阵也逐渐成为了一种重要的技术趋势。传统支持多频段的相控阵，一般来说设计成单端输入和输出的宽频覆盖相控阵，这对相控阵的功耗和信噪比都带来了巨大的挑战。发明内容本申请实施例提供了一种多频段相控阵，相对于传统的多频段相控阵，在功耗和信噪比上都带来了优化。
专利中，提到该技术可应用于多种终端中，包括手机、平板电脑、可穿戴设备、物联网设备以及智能汽车、各种智能家居设备等，所以该技术专利不仅局限于车载领域。
专利对多频段的示例中，给出了5G的毫米波频段，包括n257(26.5GHz-29.500GHz)，n260(37GHz-40GHz)，n258(24.25GHz-27.5G Hz)，和n261(27.5GHz-28.35GHz)，然而，专利中特别提到，该技术方案可适用于毫米波频段的其他频段，以及其他射频频段。

▲来源：国家知识产权局
总体上看，该技术专利主要是相控阵技术在通信领域的应用，尤其是为后期5G 毫米波频段的部署做技术储备。
因此，华为的该技术专利并未直接涉及车载毫米波雷达，与相控阵雷达亦没有直接的关系，仅具有理论联系。
毫无疑问，华为在通信领域具有大量的技术专利，凭借深厚的电磁波处理和多天线技术处理的积累，从多频段相控阵技术到相控阵雷达，对华为来说或许并没有太大的技术差别。
尤其值得关注的是，随着5G通信技术的发展，我国在民用通信领域，已经开展了将基站当雷达用的试验——5G-A通感一体技术：
今年4月份，在中国移动计划建设部统筹下，广东移动联合中国移动设计院及华为、中兴、中信科移动等设备厂商，在深圳、珠海、清远三地成功完成5G-A通感一体项目外场第二阶段技术验证，聚焦低空场景组网下的网络感知能力研究。通信感知一体化，作为将通信与感知功能融合的创新技术，使无线网络不仅支持语音通话和数据传输，还能如微型雷达般实时感知环境。通感一体的低空智联网，更是低空经济发展的关键基础设施。

▲来源：羊城派
综上，本次引起热议的所谓华为“相控阵雷达”技术专利，并不直接涉及相控阵雷达本身，而是多频段相控阵技术在通信领域的应用。
但相比专利本身，大家更期待华为将相控阵雷达技术引入汽车当中，亦相信华为相比其他厂商，凭借在通信领域的深厚积累，更能做到相控阵雷达的车载应用。
为什么大家期待在车上用相控阵雷达？
根据2024年9月发布实施的智能网联汽车自动驾驶系统通用技术要求国家标准《GB/T 44721—2024》显示，要实现L3级自动驾驶，要求智驾系统如果遇到无法处理的异常需要驾驶员介入，硬性规定至少提前10S发出介入请求。

提前10S的响应时间，意味着车辆的传感器对外部环境的感知距离要足够远，能提前发现周围环境异常，在高速道路120公里/小时的限速下，车辆传感器的探测距离要去到约333米远。
相关分析认为，目前视觉+激光雷达+毫米波雷达的传感器融合技术方案，较难满足该要求，相控阵雷达技术相比而言，探测距离更远，抗干扰性能更好，可以弥补部分感知缺陷。

4月22日，华为乾崑发布ADS 4系统，推出高速L3商用解决方案——这是中国乃至全球范围内的第一个高速L3商用方案，并且将会搭载在华为问界M9等车型中。


为了实现高速L3方案，华为用上了多种传感器技术，多达36个高精度传感器，包括：1 个 192 线激光雷达、3 个高精度固态激光雷达、3 分布式 4D 毫米波雷达矩阵、2 个 4D 毫米波角雷达、12 个超声波雷达、11 个高清摄像头、4 个车外麦克风等。
其中，用到的分布式4D毫米波雷达矩阵技术，已具有相控阵雷达技术的影子。相关专家介绍，目前车载毫米波雷达都属于相控阵技术体制，譬如4D毫米波雷达中涉及距离、速度、方位、俯仰角的测量，其中方位和俯仰角的测量就属于相控阵测角技术范畴。
目前，在车用雷达技术上，华为已实现了激光雷达、固态激光雷达、4D毫米波雷达等技术的自研。
打野猪、无人机避障、气象探测、文物防控，相控阵雷达民用化加速
相控阵雷达号称“雷达之王”，是目前最先进的雷达技术之一，相控阵雷达不是一个雷达，而是许多小号传统雷达的集合体，里面每一个小号传统雷达就是一个阵元。每一个阵元都是独立控制的，它们既能独立发射雷达波，也能接收雷达波的回波信号。相关介绍参看《歼10C，击落印度打醒美国，这个传感器立大功》，本文不再赘述。

我国作为雷达大国，在雷达技术上处于世界领先水平。在我国，从国防、航空航天到民用领域，相控阵雷达技术已在加速普及。
2023年，已有报道显示，我国知名光电传感器企业睿创微纳发布了一款民用相控阵雷达产品——S5000场面监视雷达，该产品探测距离达5~10公里，距离精度小于5m，方位角精度小于0.3°，可同时对256个目标多线程并行追踪，支持低容量太阳能及鲤电池供能，利于快速部署，雷达发射功率10瓦，一个充电宝就能带动。

于是，有农民兄弟将这个相控阵雷达产品用来监控野猪。

2024年，我国知名无人机厂商大疆创新，推出T50农业无人机，搭载了前后两组的有源相控阵雷达系统，用于地形感知和农药精准喷洒：

T50 搭载有源相控阵雷达系统，射频收发通道数量提升一倍，检测精度更高。配合两组双目视觉，可精准描绘地形与障碍物细节。为进一步保证作业安全，T50 还配有后相控阵雷达，实现 360 度全向感知与智能绕行，面对大坡度果园，实现全自动仿地作业。

▲来源：大疆创新
2020年，北京大兴机场已使用C波段相控阵雷达，这是全球首个在民航领域业务化应用的相控阵天气雷达。
传统天气雷达需要6分钟才能完成一次的11层体积扫描，该雷达只需要1分钟就能完成。同时该雷达采用分布式发射和接收技术，可靠性由常规雷达的600小时提升至3000小时以上。
此外，该雷达全面提高了地物杂波抑制能力和抗干扰能力和自动化探测能力，能更快、更准确的的发现雷雨、大风、下击暴流、风切变等影响航空安全的危险天气，在空管气象危险天气监测中可以发挥巨大作用。
相比传统雷达，相控阵天气雷达妥妥降维打击。

▲北京大兴机场C波段全数字有源相控阵气象雷达进入试运行阶段，截图来源：央视新闻频道朝闻天下节目
2024年9月份，陕西省文物保护研究院召开了“相控阵雷达在田野文物安防中的应用研究”结项验收会，论证了相控阵雷达在田野文物保护、打击文物违法犯罪行为的作用：

据介绍，相控阵雷达应用于平原大型遗址区文物安防能够弥补现有安防系统不足，以低成本，低误报率实现对田野文物盗窃活动的大范围、全天候实时主动预警。随着国家加快推进军用技术向民用领域推广，民用雷达行业发展前景广阔，将其引入田野文物安防系统开展应用研究在国内尚属首次。该研究为探索新技术在文物保扩中的应用，拓展文物安防技防手段，提升田野文物预防性保护基础能力提供重要支撑。

▲来源：陕西省文物保护研究院
结语
相控阵雷达作为一种先进的传感器技术，已在国防、航空航天领域具有广泛应用，近年来，随着技术的普及，相控阵雷达的民用化加速。

随着歼10C空战事件的爆发，相控阵雷达引起民众热议，在民用产品中，汽车是雷达技术应用较多的领域之一，随着高级辅助驾驶的普及，汽车使用了激光雷达、毫米波雷达、超声波雷达等多种雷达技术，相控阵雷达技术在汽车上的应用，或也将是未来汽车雷达技术的发展方向之一。
审核编辑 黄宇