车载毫米波雷达的工作原理和功能

来源：一條信息0

毫米波的应用

毫米波(mmWave)严格意义上是指波长在1到10毫米之间、频率范围是30GHz-300GHz的电磁波。

一般而言，毫米波的界定并不十分确切，通常认为毫米波频率范围为24-300GHz。

毫米波技术在通信、雷达、制导、遥感技术、射电天文学、临床医学和波谱学等领域都有应用。

雷达的发展历程

世界上第一部实用化的雷达就是由那位发明蒸气机的詹姆斯·瓦特的后代、英国科学家罗伯特·沃森·瓦特爵士1936年研制成功。

第二次世界大战期间，纳粹德国在损失飞机1977架、飞行员2585人的情况下，仍无法取得英吉利海峡的制空权优势，更无法借由空袭瓦解英国的地面和海军战力，不得不放弃入侵英国的“海狮计划”，德国战车的进攻、赢得不列颠空战，除了“喷火”和“飓风”这样的明星战机发挥巨大作用外，还有一个幕后大功臣—被称为“本土链”(ChainHome)的对空雷达。

为尽可能早的对纳粹飞机进行预警，1936年5月英国空军决定在本土大规模部署这种雷达，也就是“本土链”雷达的雏形，到1939年初，共有20个雷达站投入使用。在纳粹德国“海狮计划”实施前，英国已建成了2道雷达探测网，共51座雷达站。这些雷达为抵御德国空军的空袭做出了重要贡献，从此开启了后续毫米波雷达在各个领域广泛应用的八十年。

车载雷达的产生

80年代初期，美国著名大学、研究机构以及几百家企业逐步开始投入毫米波雷技术研究，毫米波雷达技术进入高速发展期。80年代中期，欧洲制定“高效和空前安全的欧洲交通计划”(Program for European Traffic with Highest Efficiency and Unprecedented afety : PROME THEUS)，全面指导和引发了欧洲、日本等汽车大国的雷达技术研究和发展。

1995年，三菱汽车在Diamante上面首次使用了“车前距离控制”系统(Preview Distance Control)，不过这套系统只能算是自适应巡航的早期版本，因为它只是通过控制油门以及降挡来降低车速，自身并不会干预刹车。1999年，奔驰在S级(W220)上面首次应用了真正的自适应巡航系统，叫做Distronic(限距控制系统)。

车载毫米波雷达的分类

常见的车载毫米波雷达可根据工作频段分为24GHz、60GHz、77GHz毫米波雷达。准确来说24GHz雷达应该划分为厘米波雷达。

24GHz

近距雷达，成本低，尺寸大，探测精度较差。因此在驾驶辅助功能发展的前期被广泛应用，主要用在换道辅助，盲区检测等功能上。

60GHz

远距雷达，成本较高，尺寸小，探测精度较高，约为24GHz雷达的3倍。但随着芯片成本的市场化，成本也得到了有效的降低，前期主要应用在前向行车功能(ACC等)中，目前已逐步取代24GHz雷达。

77GHz

活体检测雷达，成本较高，尺寸小，探测精度较高。主要应用在车内后排活体检测、心跳检测等。

车载雷达的工作原理

雷达系统发射的电磁波信号被其发射路径上的物体阻挡继而会发生反射。通过捕捉反射的信号，雷达系统可以确定物体的距离、速度和角度。

目前主流市场应用的多为FMCW(调频连续波)毫米波雷达。

FMCW雷达系统所用信号的频率随时间变化呈线性升高。这种类型的信号也称为线性调频脉冲。

FMCW雷达系统发射线性调频脉冲信号，并捕捉其发射路径中的物体反射的信号。图所示为FMCW雷达主射频组件的简化框图。该雷达的工作原理如下:

合成器生成一个线性调频脉冲。

该线性调频脉冲由发射天线(TX天线)发射。

物体对该线性调频脉冲的反射生成一个由接收天线(RX天线）捕捉的反射线性调频脉冲。

“混频器”将RX和TX信号合并到一起，生成一个中频(IF)信号。混频器是一个电子组件，将两个信号合并到一起生成一个具有新频率的信号。

汽车毫米雷达波的安装

毫米波雷达一般安装在车辆的四角保杠以及前牌照板下方，或者前中网附近，毫米波可以穿透TPO(PP+EPDM)塑料的前后保来实现探测，有隐藏式的，也有开放式的。

汽车毫米波雷达的功能

车载毫米波雷达产品包括前视中距毫米波雷达(MRR)、侧视近距毫米波雷达(SRR）和车内人员检测毫米波雷达(VODR) 。

MRR安装于车身正前方，能够对目标区域内的障碍物进行检测与参数测量、跟踪以及目标类型识别，可用于支撑L2及L2以上级别自动驾驶系统的FCW（前向碰撞预警）、AEB（主动紧急制动）、ACC等功能。

SRR安装于车身四角，能够对目标区域内的障碍物进行检测与参数测量、跟踪以及目标类型识别，主要用于支撑L2及L2以上级别自动驾驶系统的BSD（盲点监测）、LCDA（换道辅助）、RCTA（后方横向来车预警）、RCW（后防撞预警）、DOW（开门防撞预警）、FCTA（前方横向来车碰撞预警）等功能。

VODR安装于车内B柱顶端或后视镜下方，目的在于当驾驶人员离开并锁车后，能够对车内环境进行自动检测，若检测出车内有人员遗留可以通过声光报警或远程报警等方式及时发出警告以提示车主。

4D毫米波雷达

4D成像毫米波雷达的概念最早在2015年被提出。为什么叫4D ？传统雷达可以测距、测速、测角，但不能测高。4D成像雷达具备测高功能。能够提供目标的高度信息。

4D成像雷达具备更高的角度分辨率、更远的探测距离、更强的成像能力、更高的俯仰分辨能力、更强的目标分类能力，可以更好的实现多目标跟踪、弱势群体检测、360°环境感知、辅助高清地图构建等功能。