自动驾驶不可或缺的传感器--毫米波雷达

雷达对于速度并不敏感，而毫米波雷达则对速度非常敏感，可以直接获得目标的速度，因为毫米波雷达会有很明显的多普勒效应，通过检测其多普勒频移可将目标的速度提取出来。

毫米波雷达最基本的探测技术是使用FMCW连续线性调频波去探测前方物体的距离，毫米波雷达发射的是连续波，在后端处理上要比激光雷达的运算量大。

其原理在于：

振荡器会产生一个频率随时间逐渐增加的信号，这个信号遇到障碍物之后，会反弹回来，其时延是2倍距离/光速。返回来的波形和发出的波形之间有个频率差，这个频率差和时延是呈线性关系的：物体越远，返回的波收到的时间就越晚，那么它跟入射波的频率差值就越大。

将这两个频率做一个减法，就可以得到二者频率的差频(差拍频率)，通过判断差拍频率的高低就可以判断障碍物的距离。

此外，为了探测目标的速度，也有更为高级的调频技术来实现，主要以多普勒频移原理为基础。

角度的探测是通过多个接收天线接收到信号的时延来实现。举个简单的例子，假设有2根天线，接收从某个方向发出的电磁波，这个电磁波到达2根天线的时间是有差值的，或者说是相位差，通过这个相位差可以评估信号的角度。

这里要引入一个非常重要的概念——毫米波雷达的分辨率。其定义是"雷达可以区分的两个物体的最近的距离"，比如，两个物体靠得很近，那么雷达可能会将其列为一个物体，如果分得开一些，雷达会看到两个物体。那么究竟离多远雷达能区分两个物体间的距离，这个就叫做雷达的分辨率。

分辨率的计算公式也很简单，就是光速/2倍的雷达带宽，所以对于24GHz和77GHz来说，可以直接算出其分辨率。前者是0.6m，后者则约为20cm。而3GHz带宽的毫米波雷达的分辨率可以做到5cm，非常适合自动驾驶的应用。

此外，在关键性的天线技术方面，毫米波雷达有两种，一种是基于透镜，另一种是用PCB印刷。基于透镜的天线开发灵活度较小，因为最后会聚焦到一个很小的区域，这个区域不大容易安排灵活的设计。

四、未来

总体来说，毫米波雷达成本下降的速度还是比较快的，因为它是硅基的芯片，没有特别昂贵和复杂的工艺。而激光雷达则在光的收发器和组装工艺要求高，成本比较难降下来。

激光雷达目前还有一个非常重要的技术是固态激光雷达，它实际上与传统雷达、毫米波雷达是一脉相承的，固态激光雷达实质上就是调整每个发射和接收单元的相位，毫米波雷达也是同样的原理，只不过毫米波雷达是对电磁波进行操作，器件的实现难度要比对光的频段上进行相位的改变的难度低很多。

而对于毫米波雷达的市场前景。一辆车上会搭载3-8颗毫米波雷达，目前奔驰的高端车上也已经安装了7颗。未来10年，车载毫米波雷达的市场规模将不容小觑。

从政策上来讲，各个国家都在推进汽车的AEB功能，其中日本和北美已经在推行，中国也将在2018年推行到商用车领域。

毫米波雷达在ADAS领域是很难被取代的传感器，虽然有一些缺点，但是是唯一的全天候工作的传感器。其测速、测距的精度要远高于视觉，与激光雷达相比，其测速精度会高一些。穿透力会更好。但是整体来讲，这并不冲突，因为未来会走向融合的趋势，特别是针对无人驾驶，毋庸置疑三大传感器会相互融合。