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毫米波雷达传感器汽车雷达技术的发展历程与现状

毫米波雷达传感器汽车雷达技术的发展历程与现状

毫米波雷达传感器汽车雷达技术的发展历程与现状

毫米波雷达传感器汽车雷达技术的发展历程与现状

毫米波雷达传感器汽车雷达技术的发展历程与现状

毫米波雷达传感器汽车雷达技术的发展历程与现状,毫米波雷达车用毫米波雷达的研究始于20世纪60年代,主要在德、美、日等发达国家开展。在初期,车辆的毫米波雷达发展缓慢,21世纪以后,汽车市场的需求增长开始步入繁荣时期。当前,毫米波雷达传感器技术主要由传统零部件巨头如大陆,博世,电装,奥托里夫,登索,德尔福等垄断。频率方面,在2005-2013年,欧盟采用24GHz作为车用毫米波雷达的频谱,然后再增加79GHz;美国采用24GHz、76~77GHz的频带,而日本选择了60~61GHz。由于在全球广泛使用76~77GHz的毫米波雷达,日本也逐步转向76~77GHz毫米波雷达。从2005年开始,我国就将76~77GHz频段规划用于车用测距雷达,这被称为“免许可微功率应用”。然后,工业和信息化部又在2012年制定了24.25~26.65GHz频段的短距离车辆雷达业务使用频率计划。


主要国家车用雷达传感器频段分布在23~24GHz,60~61GHz76~77GHz(欧洲79GHz)3个频段,但世界各国对毫米波车用雷达频段使用的混乱状况,使车用雷达的发展受到限制。继2015年世界无线电通信大会(WRC-15)后,各国决定进行讨论,在77.5~78.0GHz频段为无线电定位服务,为短距离高分辨率车用雷达的发展提供了支持,并且确定了在79GHz频段上划分4GHz的高清晰短距汽车成像雷达,汽车防撞雷达传感器为提高车辆安全性、减少交通事故提供了一个全球性协调的规则框架。至此,汽车雷达获得了全球统一的频率划分。在应用上,毫米波雷达经历了由短距离逐渐向中距、长距离发展的过程。


在2000年之前,短距雷达技术主要被用来作为基本安全(例如防抱死制动系统)和辅助应用(例如巡航速度系统)。自那以来,长距雷达技术已逐渐引入先进的安全应用,其中包括ESC(电子稳定控制系统)、BSD、FCW、RCW、LDW等。2016年,高分辨率的短距、中距、长距雷达技术已经广泛应用于ACC、AEB、BSD、LCA等ADAS领域。从2016年起,高分辨率短距、中距、长距混合模式毫米波雷达传感器已经成为实现L3级自动驾驶安全应用的核心技术。


汽车雷达的现状和技术路线:


毫米波雷达车载毫米波雷达的工作原理。毫米波雷达通过天线发射FM连续波(FMCW),在目标反射后接收到的回波和发射波之间有一个时间间隔,利用此间隔可以计算出目标的距离。根据多普勒原理,利用信号处理机对发射和反射信号的频差进行了分析,从而准确地测量了目标相对于雷达的运动速度,从而实现了多目标的分离和跟踪。车载毫米波雷达传感器的总体技术路线包括:频段、单片微波集成电路芯片、天线与模块、整机等。频带方面,目前全球上主流车用毫米波雷达根据频率的不同,主要分为24GHz毫米波雷达和77GHz毫米波雷达。一般24GHz的雷达探测范围在中、短程(70米内),用于实现BSD、LCA、PA等;77GHz长程雷达(70米~200米)用于实现ACC、FCW和AEB等。


从长远看,车用毫米波雷达传感器终将统一到76~81GHz频段,主要原因是:(1)24GHz车用雷达在24GHz至26.65GHz之间的频段划分为2.4GHz,带宽有限。此外,我国无线电观测台址5公里的范围内,禁止使用24GHz短距离的车用雷达设备,因而其使用受到限制。(2)WRC-15之后76GHz~81GHz的全部频段可以用于车用雷达传感器,而77GHz(76~77GHz)主要应用于长距离LRR毫米波测速雷达,79GHz(77-81GHz)主要应用于中、短距离MRR和SRR毫米波雷达,为今后汽车雷达的发展指明了方向。76GHz~81GHz频段具有较大的带宽、较高的分辨率、较远的探测距离、较强的抗干扰性以及较小的设备,在车辆中更容易安装和配置。物体的分辨精度比24GHz高2~4倍,速度和距离的测量精度提高3~5倍,可以探测行人和自行车;而且设备体积更小,更容易在车辆上安装和配置。这个频率是全球装配认证的一个权威性频带,因此更适合于全球汽车平台。

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