毫米波雷達：唯一能夠“全天候全天時”工作的ADAS核心傳感器

　　目前，各大國的車載雷達頻段主要集中在在24GHz、60GHz和77GHz這3個頻段，如表1展示了主要國家車載雷達頻率劃分情況。其中，24GHz的波長是1.25cm(雖然24GHz的波長是1.25cm，但是目前業界也依然將其稱之為毫米波)，60GHz是5mm，77GHz的波長則更短，只有3.9mm。正如前面所說，頻率越高波長越短，分辨率、精準度就越高。所以，精度更高的77GHz雷達正努力成為汽車領域主流傳感器。

　　表1 主要國家車載雷達頻率劃分情況

　　毫米波雷達的產業布局

　　美國、歐洲和日本在車載雷達技術研究方面處于領先地位。現在越來越多的公司和供應商投入到汽車雷達系統研制、器件開發和算法研究當中。從毫米波雷達的產業布局來看，系統目前是被海外的巨頭控制著，例如大陸(Continental)、博世(Bosch)、海拉(Hella)、德爾福(Delphi)、奧托立夫(Autoliv)等，核心元器件也主要被英飛凌(Infineon)、德州儀器(TI)、意法半導體(ST)、亞德諾半導體(ADI)等壟斷。相比于國外企業，車載毫米波雷達在國內仍屬于起步階段。在24GHz雷達方面，國內少數企業研發已有成果，市場化產品即將問世;但在77GHz毫米波雷達方面仍屬于初級階段，國內只有極少數企業能做到77GHz雷達的樣機階段，產業化進程仍待突破。不過，近些年國內創新創業廠商逐漸增長，比如行易道科技、華域汽車、隼眼科技、智波科技、森思泰克、豪米波技術、意行半導體、清能華波、矽杰微電子、加特蘭微電子等，并實現了部分核心技術的突破，相信打破國外企業壟斷的局面指日可待!

　　圖4 全球毫米波雷達產業鏈全景圖

　　毫米波雷達的測距與測速原理

　　雷達，是英文RADAR的音譯，源于Radio Detection and Ranging的縮寫，意思為“無線電探測和測距”，即用無線電的方法發現目標并測定它們的空間位置，這也揭示了雷達最重要任務就是檢測與目標物體的距離、速度和方向。

　　毫米波雷達測距原理很簡單，就是把無線電波(毫米波)發出去，然后接收回波，根據收發的時間差測得目標的位置數據和相對距離。根據電磁波的傳播速度，可以確定目標的距離公式為：s=ct/2，其中s為目標距離，t為電磁波從雷達發射出去到接收到目標回波的時間，c為光速。

　　毫米波雷達測速是基于多普勒效應(Doppler Effect)原理。所謂多普勒效應就是，當聲音、光和無線電波等振動源與觀測者以相對速度v運動時，觀測者所收到的振動頻率與振動源所發出的頻率有不同。因為這一現象是奧地利科學家多普勒最早發現的，所以稱之為多普勒效應。也就是說，當發射的電磁波和被探測目標有相對移動，回波的頻率會和發射波的頻率不同。當目標向雷達天線靠近時，反射信號頻率將高于發射信號頻率;反之，當目標遠離天線而去時，反射信號頻率將低于發射信號頻率，如圖5。由多普勒效應所形成的頻率變化叫做多普勒頻移，它與相對速度v成正比，與振動的頻率成反比。如此，通過檢測這個頻率差，可以測得目標相對于雷達的移動速度，也就是目標與雷達的相對速度。根據發射脈沖和接收的時間差，可以測出目標的距離。

　　圖5 多普勒效應

　　毫米波雷達在汽車ADAS中的主要應用

　　對于車輛安全來說，最主要的判斷依據就是兩車之間的相對距離和相對速度信息，特別車輛在高速行駛中，如果兩車的距離過近，是容易導致追尾事故。憑借出色的測距測速能力，毫米波雷達被廣泛地應用在自適應巡航控制(ACC)、前向防撞報警(FCW)、盲點檢測(BSD)、輔助停車(PA)、輔助變道(LCA)等汽車ADAS中。