自动驾驶不可或缺的传感器--毫米波雷达

在智能驾驶传感器领域，和激光雷达(LiDAR)相比，毫米波雷达(Millimeter-Wave Radar)更接地气，在技术上已非常成熟，而且其市场出货量相当可观，以中国市场为例，2015年车载毫米波雷达销量为180万颗，大概平均每12台车搭载1颗毫米波雷达。此外，毫米波雷达在欧洲的普及率非常高。

一、毫米波频段的划分

毫米波实质上就是电磁波。毫米波的频段比较特殊，其频率高于无线电，低于可见光和红外线，频率大致范围是10GHz—200GHz。毫米波介于微波(Micro waves)和THz(1000GHz)之间，可以说是微波的一个子集。

在这个频段，毫米波相关的特性使其非常适合应用于车载领域。目前，比较常见的车载领域的毫米波雷达频段有三类。

其一是24—24.25GHz这个频段，目前大量应用于汽车的盲点监测、变道辅助。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。这个频段也有其缺点，首先是频率比较低，另外就是带宽(Bandwidth)比较窄，只有250MHz。

另一个频段就是77GHz，这个频段的频率比较高，国际上允许的带宽高达800MHz。据袁帅介绍，这个频段的雷达性能要好于24GHz的雷达，所以主要用来装配在车辆的前保险杠上，探测与前车的距离以及前车的速度，实现的主要是紧急制动、自动跟车等主动安全领域的功能。

第三类应用频段就是79GHz—81GHz，这个频段最大的特点就是其带宽非常宽，要比77GHz的高出3倍以上，这也使其具备非常高的分辨率(雷锋网新智驾注：后文会对"分辨率"有详细阐释)，可以达到5cm。这个分辨率在自动驾驶领域非常有价值，因为自动驾驶汽车要区分行人等诸多精细物体，对带宽的要求很高。袁帅表示，这个频段在未来的自动驾驶领域会有很广泛的应用。

而在波长方面，24GHz毫米波的波长是1.25cm，而77GHz毫米波的波长大概是4mm，毫米波的波长要比光波的波长长1000倍以上，所以它对物体的穿透能力更强。

举个例子，我们通常看到的灰尘的直径大概在1um—100um之间，自然界的雨点的直径在0.5mm—4mm的范围内。所以波长与它们相等或者更长的电磁波可以轻易穿透这些障碍物，毫米波便拥有这样的能力。

这种可靠性是其他任何传感器难以达成的，所以在ADAS这样一个对安全性、可靠性要求比较高的领域，毫米波雷达拥有很难撼动的地位。

二、毫米波雷达在车载领域的发展史

实际上，在上世纪60年代的美国，毫米波雷达便开始在车载领域应用，但是当时的工艺水平较低，应用的是单天线，前端只能一收一发，其频率只有10GHz。而且，在袁帅的描述中，这种雷达装置配备在车辆的前方并不美观，"基本上就像是两个盘子在那放着。"

之后，为了缩小其体积，业内专家不断将频率往上提，来到30GHz、50GHz。雷达频率越高、天线尺寸就越小，意味着同样尺寸的雷达，其天线波束的集中度更高。

到了90年代，就发展出了60GHz、77GHz和94GHz的毫米波雷达。60GHz频段后来主要用来通信，94GHz主要是军用频段，而工业上则选择了77GHz作为主流的毫米波雷达的频段。

在历史上，也有比较典型的毫米波雷达应用。1992年，美国交通部门在灰狗公交车上安装了1500套毫米波雷达，到1993年取得了立竿见影的效果：交通事故发生率下降了25%。不过最后因为效果太好，损坏了一些既得利益者的利益，所以在1994年被全部拆除。

时至今日，全球主要有四大毫米波雷达供应商(雷锋网新智驾注：当然它们的业务也不仅限于毫米波雷达)，简称为ABCD，即Autoliv、Bosch、Continental和Delphi。

Autoliv以24GHz盲点、变道辅助雷达为主，主要客户是戴姆勒奔驰——其车辆基本标配了变道辅助，Autoliv的毫米波雷达出货量很大。

Bosch的毫米波雷达主要以77GHz为主，覆盖的面比较广，有长距(LRR)、中距(MRR)以及用于车后方的盲点雷达。Bosch的方案集成度非常高，输出的是对汽车的控制信号，其定制性很强，通常是与大型车企合作一个车型，共同推进项目。

Continental在毫米波雷达产品方面既有24GHz，也有77GHz，性能做得还不错，戴姆勒的77GHz毫米波雷达主要由Continental供应。

Delphi则是美国老牌企业，以77GHz毫米波雷达为主，采用较为传统的硬件方案，成本比较高，性能不俗。

三、毫米波雷达对距离、速度和角度的探测

需要明确的一点是，毫米波雷达在测量目标的距离、速度和角度上展现的性能和其他传感器还是略有区别的。视觉传感器得到的是二维信息，没有深度信息，而毫米波雷达则是具备深度信息的，可以提供目标的距离;激光