無人駕駛毫米波雷達傳感器高精度汽車傳感器，事實上，毫米波雷達已經(jīng)在汽車領(lǐng)域應(yīng)用多年。開始加入汽車傳感器主要是為了實現(xiàn)盲點監(jiān)控和定距巡航。隨著技術(shù)的發(fā)展，這兩個特點逐漸從高端車型普及到幾乎所有車型。隨著自動駕駛和ADAS毫米波雷達對駕駛環(huán)境的高精度感知有著重要的作用。
毫米波雷達毫米波是什么：
介于1-10mm的電磁波，波長短，頻帶寬，更容易實現(xiàn)窄波束，雷達分辨率高，不易干擾。毫米波雷達是一種測量被測物體相對距離、速度和方向的高精度傳感器，早期應(yīng)用于軍事領(lǐng)域。隨著雷達技術(shù)的發(fā)展和進步，毫米波雷達傳感器開始應(yīng)用于汽車電子、無人機、智能交通等領(lǐng)域。
目前，不同國家的車載毫米波雷達分布頻段不同，但主要集中在24GHz和77GHz，少數(shù)國家(如日本)使用60GHz頻段。由于77G相對于24G未來，全球車載毫米波雷達的頻段將趨同于77GHz頻段（76-81GHz）。
車載毫米波雷達原理：
車載毫米波雷達傳感器通過天線向外發(fā)射毫米波，接收目標(biāo)反射信號，快速準(zhǔn)確地獲取車身周圍的物理環(huán)境信息（如相對距離、相對速度、角度、運動方向等）。)，然后根據(jù)物體信息進行目標(biāo)跟蹤和識別分類，結(jié)合車身動態(tài)信息進行數(shù)據(jù)集成，通過中央處理單元（ECU）智能處理。經(jīng)過合理決策后，通過聲音、光線、觸覺等方式通知或警告駕駛員，或及時主動干預(yù)汽車，確保駕駛過程的安全舒適，降低事故發(fā)生的概率。
根據(jù)輻射電磁波的不同方式，毫米波雷達傳感器主要有脈沖系統(tǒng)和連續(xù)波系統(tǒng)。連續(xù)波可分為連續(xù)波FSK(頻移鍵控)，PSK(相移鍵控)，CW(恒頻連續(xù)波)，F(xiàn)MCW(調(diào)頻連續(xù)波)等方法。分辨率高，信號處理復(fù)雜度低，成本低，技術(shù)成熟，F(xiàn)WCW雷達已成為常用的車載毫米波雷達，德爾福、電裝、博世等Tier1供應(yīng)商均采用FMCW調(diào)制方式。
FMCW雷達系統(tǒng)主要包括收發(fā)天線、射頻前端、調(diào)制信號、信號處理模塊等。毫米波雷達傳感器達通過接收信號和發(fā)射信號的相關(guān)處理來探測目標(biāo)的距離、方向和相對速度。
發(fā)展現(xiàn)狀：
目前，毫米波雷達主要為24GHz和77GHz。24GHz雷達測量距離短(5~30m），主要用于汽車后方；77GHz雷達測量距離長(30~70m），主要用于汽車前部和兩側(cè)。毫米波雷達主要包括雷達射頻前端、信號處理系統(tǒng)和后端算法。在現(xiàn)有產(chǎn)品中，雷達后端算法的專利授權(quán)成本約占成本的50%，射頻前端約占成本的40%，信號處理系統(tǒng)約占成本的10%。
射頻前端：
射頻前端通過發(fā)射和接收毫米波獲得中頻信號，從中提取距離、速度等信息。因此，射頻前端直接決定了雷達系統(tǒng)的性能。目前，毫米波雷達射頻前端主要為平面集成電路和混合微波集成電路（HMIC）和單片微波集成電路（MMIC）兩種形式。其中MMIC射頻前端成本低，成品率高，適合大規(guī)模生產(chǎn)。在生產(chǎn)過程中，一般采用外延MESFET，HEMT和HBT等待設(shè)備工藝。其中GaAs基的HEMT工藝成熟，噪聲性能優(yōu)異。
信號處理系統(tǒng)：
信號處理系統(tǒng)也是雷達的重要組成部分。通過嵌入不同的信號處理算法，從射頻前端提取中頻信號，獲取特定類型的目標(biāo)信息。信號處理系統(tǒng)通常是DSP實現(xiàn)復(fù)雜的數(shù)字信號處理算法，滿足雷達的實時需求。
后端算法：
后端算法占整個毫米波雷達成本的比例高。對于毫米波雷達傳感器，國內(nèi)研究人員從頻域、時域、時頻分析等角度提出了大量算法，離線實驗的精度也較高。但國內(nèi)雷達產(chǎn)品主要采用基于頻域的快速傅里葉變換及其改進算法進行分析，測量精度和適用范圍有一定限制，國外算法受專利嚴(yán)格保護，價格非常昂貴。
優(yōu)勢：
毫米波雷達傳感器具有波長、頻帶寬（頻率范圍大）、穿透能力強的特點，形成了毫米波雷達的優(yōu)點：
1.穿透能力強，不受天氣影響。大氣對雷達波段的傳播有衰減作用。毫米波雷達在空氣、雨霧、煙霧、污染等方面的衰減弱于紅外線、微波等，具有較強的穿透能力。
2.毫米波雷達波束窄，頻帶寬，分辨率高，不受白天和黑夜的影響。
3.體積小，緊湊，識別精度高。毫米波波長，天線直徑小，組件尺寸小，使毫米波雷達系統(tǒng)體積小，重量輕，易于安裝在汽車上。
4.對于同一物體，毫米波雷達截面積大，靈敏度高，可探測和定位小目標(biāo)。
5.可實現(xiàn)遠程感知和探測。毫米波雷達分為遠程雷達(LRR)和近距離雷達(SRR)，由于毫米波在大氣中的衰弱，可以探測和感知更遠的距離，其中遠距離雷達可以達到200多個m感知與探測。
6.根據(jù)毫米波雷達的諸多優(yōu)點，目前在汽車防撞傳感器中占有很大的比重。毫米波/微波雷達數(shù)據(jù)+相機在汽車防撞傳感器中占70%。
與無人駕駛車輛的關(guān)系：
通常，車輛的司機都是有駕照的人，他們可以通過眼睛和耳朵來判斷外部環(huán)境，從而駕駛車輛前進、轉(zhuǎn)彎和避免障礙物。無人駕駛車輛的司機已經(jīng)從人變成了機器，因此獲取外部信息的設(shè)備已經(jīng)從眼睛和耳朵變成了雷達。無人駕駛汽車通過毫米波雷達傳感器獲取外部信息，并在分析后對相應(yīng)事件做出回應(yīng)。
在實際情況下，雷達的表現(xiàn)如何？通用性能如何？Cruise以無人車為例Cruise5個激光雷達和21個毫米波雷達分別放置在車身周圍。21個毫米波雷達中有12個是ALPS提供的79GHz雷達，4個ARS-車身前后安裝雷達，前后左右安裝5個高分辨率雷達，分辨率可達4厘米。
12個79GHz毫米波雷達傳感器采用級聯(lián)方式工作，即判斷相關(guān)對象是否同步操作，使無人駕駛車輛能夠清楚地感知周圍的360°信息還可以同時跟蹤上千個目標(biāo)，大大提高了無人駕駛車輛應(yīng)對突發(fā)事件的能力。這12個79GHz毫米波雷達構(gòu)成冗余系統(tǒng)。雖然它會增加制造成本，使系統(tǒng)看起來有點臃腫，但與其安全性能的好處相比，這是微不足道的。
由許多雷達組成的系統(tǒng)總是可以更新無人駕駛車輛周圍的地圖。因此，在某種程度上，無人駕駛車輛比人類駕駛車輛更安全。無論司機有多老，他們都不能總是關(guān)注前后的道路條件，但機器司機可以冷靜地判斷四面八方的情況，并做出佳的解決方案。
市場情況及未來發(fā)展前景：
毫米波雷達可實現(xiàn)多種自動駕駛功能，ADAS傳感器主要包括攝像頭、毫米波雷達、激光、超聲波、紅外線等。毫米波雷達傳感器傳輸距離長，傳輸窗口大氣衰減損耗低，穿透性強，能滿足車輛對全天氣候適應(yīng)性的要求，毫米波本身的特點決定了毫米波雷達傳感器設(shè)備的小尺寸和輕重量。它彌補了攝像頭、激光、超聲波、紅外線等傳感器在車載應(yīng)用中沒有的使用場景。
在汽車上安裝毫米波雷達可以測量從雷達到被測物體的距離、角度和相對速度。毫米波雷達可以實現(xiàn)自適應(yīng)巡航控制（AdaptiveCruiseControl），前向防撞報警（ForwardCollisionWarning），盲點檢測（BlindSpotDetection），輔助停車（Parkingaid），輔助變道（Lanechangeassistant），獨立巡航控制（ACC）駕駛輔助系統(tǒng)（ADAS）功能。更常見的汽車毫米波雷達工作頻率為24GHz和77GH附近。24GHz雷達系統(tǒng)主要實現(xiàn)近距離探測（SRR），而77GHz系統(tǒng)主要實現(xiàn)遠距離檢測（LRR）。
毫米波雷達市場空間廣闊：
由于各國汽車安全標(biāo)準(zhǔn)的不斷提高，主動安全技術(shù)駕駛輔助系統(tǒng)（ADAS）近年來，它發(fā)展迅速。汽車毫米波雷達已成為汽車電子制造商公認的主流選擇，因為它可以全天候工作，并有巨大的市場需求。2014年，全球汽車毫米波雷達市場出貨量波雷達市場出貨量為1900萬輛PlunkeetResearch預(yù)計到2022年，全球汽車毫米波雷達將近17000萬輛，2015-2020年的年均復(fù)合增長率約為24%。
目前汽車毫米波雷達發(fā)展迅速，一般支持ADAS功能性汽車將使用2或3個毫米波雷達傳感器，奧迪A4使用5個毫米波雷達，奔馳S級車使用7個毫米波雷達，預(yù)計未來使用毫米波雷達的平均數(shù)量將繼續(xù)增長，對于汽車?yán)走_PCB需求也將迅速增長。
