不知道ADAS，那你应该知道毫米波雷达！
时间：10-02
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即便你还没有听过ADAS，自动驾驶你一定不会陌生。随着谷歌、百度的自动驾驶汽车上路，许多人也对这项技术充满期待。不过目前大部分汽车还处在ADAS（高级驾驶辅助系统）应用普及的阶段，在这个阶段中毫米波雷达就不得不提。
国际自动机工程师学会将智能驾驶的等级分为五个等级，目前我们正处于ADAS阶段。ADAS（Advanced Driver AssistantSystem）的普及是未来无人驾驶实现的先行条件，是提高汽车主动安全性能的技术基础。
ADAS系统分为环境感知、计算分析、控制执行三大模块。其中传感器在环境感知模块中具有重要的作用，多种传感器融合应用是未来必然趋势，毫米波雷达将率先成为ADAS系统主力传感器。那么，毫米波雷达是什么?
毫米波雷达是什么?
通常将波长为1～10毫米的电磁波称毫米波（millimeter wave ），它位于微波与远红外波相交叠的波长范围，具有以下四个特点：
极宽的带宽：通常认为毫米波频率范围为26.5～300GHz，带宽高达273.5GHz。超过从直流到微波全部带宽的10倍。即使考虑大气吸收，在大气中传播时只能使用四个主要窗口，但这四个窗口的总带宽也可达135GHz，为微波以下各波段带宽之和的5 倍。这在频率资源紧张的今天无疑极具吸引力。
?波束窄：在相同天线尺寸下毫米波的波束要比微波的波束窄得多。例如一个 12cm的天线，在9.4GHz时波束宽度为18度，而94GHz时波速宽度仅1.8度。因此可以分辨相距更近的小目标或者更为清晰地观察目标的细节。
?与激光相比：毫米波的传播受气候的影响要小得多，可以认为具有全天候特性。
?和微波相比：毫米波元器件的尺寸要小得多。因此毫米波系统更容易小型化。
由于毫米波雷达相比厘米波雷达具有体积小、易集成和空间分辨率高的特点。早期被应用于军事领域，随着雷达技术的发展与进步，毫米波雷达传感器开始应用于汽车电子、无人机、智能交通等多个领域。车载毫米波雷达工作的频段为24GHz和77GHz，少数国家（如日本）采用60GHz频段。
车载毫米波雷达的原理
根据辐射电磁波方式不同，毫米波雷达主要有脉冲体制以及连续波体制两种工作体制。
车载毫米波雷达通过天线向外发射毫米波，接收目标反射信号，经后方处理后快速准确地获取汽车车身周围的物理环境信息（如汽车与其他物体之间的相对距离、相对速度、角度、运动方向等），然后根据所探知的物体信息进行目标追踪和识别分类，进而结合车身动态信息进行数据融合，最终通过中央处理单元（ECU）进行智能处理。经合理决策后，以声、光及触觉等多种方式告知或警告驾驶员，或及时对汽车做出主动干预，从而保证驾驶过程的安全性和舒适性，减少事故发生几率。
车载毫米波雷达的分类和作用
根据毫米波雷达的有效范围，可以将车载毫米波雷达分为长距离雷达（LRR）和中距离雷达（MRR）以及短距离雷达（SRR）。
车载毫米波雷达核结构
MMIC芯片和天线PCB板是毫米波雷达的硬件核心，以FMCW汽车雷达系统为例，主要包括天线、收发模块、信号处理模。
1）前端单片微波集成电路（MMIC）：它包括多种功能电路，如低噪声放大器（LNA）、功率放大器、混频器、甚至收发系统等功能。具有电路损耗小、噪声低、频带宽、动态范围大、功率大、附加效率高、抗电磁辐射能力强等特点。
毫米波雷达的关键部件前端单片微波集成电路（MMIC）技术由在国外半导体公司掌控，而高频的MMIC只掌握在英飞凌、飞思卡尔等极少数国外芯片厂商手中。国内的MMIC仍处于起步状态，厦门意行和南京米勒为正在研发雷达MMIC，相关性能仍有待验证。
2）雷达天线高频PCB板：毫米波雷达天线的主流方案是微带阵列，简单说将高频PCB板集成在普通的PCB基板上实现天线的功能，需要在较小的集成空间中保持天线足够的信号强度。77Ghz雷达更高规格的高频PCB板，77GHz雷达的大范围运用将带来相应高频PCB板的巨大需求。
相比于第2代LRR需要用几个砷化镓芯片生成、放大并检测77GHz微波，Bosch第3代LRR极大简化了雷达天线PCB板，仅使用1或2个英飞凌硅锗芯片。
车载毫米波雷达的应用
毫米波雷达目前主要应用于中高端车型，随着大众对汽车主动安全性能的认可度增加，ADAS相关产品将逐渐向低端车型普及。
完全实现ADAS各项功能一般需要“1长+4中短”5个毫米波雷达。目前全新奥迪A4采用5个毫米波雷达（1长+4短），奔驰的S级采用7个毫米波雷达（1长+6短）。
以自动跟车型（Stop & Go）ACC功能为例，一般需要3个毫米波雷达。车正中间一个77GHz的LRR，探测距离在150-250米之间，角度为10度左右；车两侧各一个24GHz的MRR，角度都为30度，探测距离在50-70米之间。
AEB是最有实际意义的ADAS功能，未来会成为中高档汽车的标配，需要1个77GHz LRR。
车载毫米波雷达技术发展趋势
长期来看，最终车载毫米波雷达将会统一于77GHz频段（76-81GHz），该频段带宽更大、功率水平更高、探测距离更远；相比于24GHz，物体分辨准确度提高2-4倍，测速和测距精确度提高3-5倍，能检测行人和自行车；且设备体积更小，更便于在车辆上安装和部署。
77GHz频率范围是全球装配永久认可的权威频段，因此更适用于全球车辆平台。其中76-77GHz主要用于长距离毫米波雷达，77-81GHz主要用于中短距离毫米波雷达。
未来79GHz频段（77-81GHz）中短距离毫米波雷达会成为中距离MRR的主流，且有望全面替代24GHz短距离雷达，取代周期取决于各国工业水平、市场趋势及政策力度。
国际自动机工程师学会将智能驾驶的等级分为五个等级，目前我们正处于ADAS阶段。ADAS（Advanced Driver AssistantSystem）的普及是未来无人驾驶实现的先行条件，是提高汽车主动安全性能的技术基础。
ADAS系统分为环境感知、计算分析、控制执行三大模块。其中传感器在环境感知模块中具有重要的作用，多种传感器融合应用是未来必然趋势，毫米波雷达将率先成为ADAS系统主力传感器。那么，毫米波雷达是什么?
毫米波雷达是什么?
通常将波长为1～10毫米的电磁波称毫米波（millimeter wave ），它位于微波与远红外波相交叠的波长范围，具有以下四个特点：
极宽的带宽：通常认为毫米波频率范围为26.5～300GHz，带宽高达273.5GHz。超过从直流到微波全部带宽的10倍。即使考虑大气吸收，在大气中传播时只能使用四个主要窗口，但这四个窗口的总带宽也可达135GHz，为微波以下各波段带宽之和的5 倍。这在频率资源紧张的今天无疑极具吸引力。
?波束窄：在相同天线尺寸下毫米波的波束要比微波的波束窄得多。例如一个 12cm的天线，在9.4GHz时波束宽度为18度，而94GHz时波速宽度仅1.8度。因此可以分辨相距更近的小目标或者更为清晰地观察目标的细节。
?与激光相比：毫米波的传播受气候的影响要小得多，可以认为具有全天候特性。
?和微波相比：毫米波元器件的尺寸要小得多。因此毫米波系统更容易小型化。
由于毫米波雷达相比厘米波雷达具有体积小、易集成和空间分辨率高的特点。早期被应用于军事领域，随着雷达技术的发展与进步，毫米波雷达传感器开始应用于汽车电子、无人机、智能交通等多个领域。车载毫米波雷达工作的频段为24GHz和77GHz，少数国家（如日本）采用60GHz频段。
车载毫米波雷达的原理
根据辐射电磁波方式不同，毫米波雷达主要有脉冲体制以及连续波体制两种工作体制。
调频连续波雷达系统工作原理
车载毫米波雷达通过天线向外发射毫米波，接收目标反射信号，经后方处理后快速准确地获取汽车车身周围的物理环境信息（如汽车与其他物体之间的相对距离、相对速度、角度、运动方向等），然后根据所探知的物体信息进行目标追踪和识别分类，进而结合车身动态信息进行数据融合，最终通过中央处理单元（ECU）进行智能处理。经合理决策后，以声、光及触觉等多种方式告知或警告驾驶员，或及时对汽车做出主动干预，从而保证驾驶过程的安全性和舒适性，减少事故发生几率。
车载毫米波雷达的分类和作用
根据毫米波雷达的有效范围，可以将车载毫米波雷达分为长距离雷达（LRR）和中距离雷达（MRR）以及短距离雷达（SRR）。
车载毫米波雷达核结构
MMIC芯片和天线PCB板是毫米波雷达的硬件核心，以FMCW汽车雷达系统为例，主要包括天线、收发模块、信号处理模。
1）前端单片微波集成电路（MMIC）：它包括多种功能电路，如低噪声放大器（LNA）、功率放大器、混频器、甚至收发系统等功能。具有电路损耗小、噪声低、频带宽、动态范围大、功率大、附加效率高、抗电磁辐射能力强等特点。
毫米波雷达的关键部件前端单片微波集成电路（MMIC）技术由在国外半导体公司掌控，而高频的MMIC只掌握在英飞凌、飞思卡尔等极少数国外芯片厂商手中。国内的MMIC仍处于起步状态，厦门意行和南京米勒为正在研发雷达MMIC，相关性能仍有待验证。
2）雷达天线高频PCB板：毫米波雷达天线的主流方案是微带阵列，简单说将高频PCB板集成在普通的PCB基板上实现天线的功能，需要在较小的集成空间中保持天线足够的信号强度。77Ghz雷达更高规格的高频PCB板，77GHz雷达的大范围运用将带来相应高频PCB板的巨大需求。
相比于第2代LRR需要用几个砷化镓芯片生成、放大并检测77GHz微波，Bosch第3代LRR极大简化了雷达天线PCB板，仅使用1或2个英飞凌硅锗芯片。
雷达天线高频PCB板和结构图
车载毫米波雷达的应用
毫米波雷达目前主要应用于中高端车型，随着大众对汽车主动安全性能的认可度增加，ADAS相关产品将逐渐向低端车型普及。
完全实现ADAS各项功能一般需要“1长+4中短”5个毫米波雷达。目前全新奥迪A4采用5个毫米波雷达（1长+4短），奔驰的S级采用7个毫米波雷达（1长+6短）。
以自动跟车型（Stop & Go）ACC功能为例，一般需要3个毫米波雷达。车正中间一个77GHz的LRR，探测距离在150-250米之间，角度为10度左右；车两侧各一个24GHz的MRR，角度都为30度，探测距离在50-70米之间。
AEB是最有实际意义的ADAS功能，未来会成为中高档汽车的标配，需要1个77GHz LRR。
车载毫米波雷达技术发展趋势
长期来看，最终车载毫米波雷达将会统一于77GHz频段（76-81GHz），该频段带宽更大、功率水平更高、探测距离更远；相比于24GHz，物体分辨准确度提高2-4倍，测速和测距精确度提高3-5倍，能检测行人和自行车；且设备体积更小，更便于在车辆上安装和部署。
77GHz频率范围是全球装配永久认可的权威频段，因此更适用于全球车辆平台。其中76-77GHz主要用于长距离毫米波雷达，77-81GHz主要用于中短距离毫米波雷达。
未来79GHz频段（77-81GHz）中短距离毫米波雷达会成为中距离MRR的主流，且有望全面替代24GHz短距离雷达，取代周期取决于各国工业水平、市场趋势及政策力度。
