汽車毫米波雷達
汽車前碰撞預警毫米波雷達是專用于機動車駕駛輔助系統ADAS（Advanced Driving Assistant System）的微波雷達傳感器，主要用于主動碰撞避免或預碰撞系統（Collision avoidance system或Precrash system）、自動緊急制動系統(AEB)、自適應巡航系統ACC（Adaptivecruise control）、盲點檢測BSD（Blind spot detection）、前防追尾預警（FCW）、車道改變輔助(LCA)/ 偏移報警系統LDWS（ Lanedeparture warning system）、TTC 安全車距預警、后方橫向交通告警(RCTA)，輔助機動車完成障礙物規避功能。

汽車前碰撞預警毫米波雷達則克服了紅外、激光、攝像頭（光學技術價格低廉且技術簡單，但全天候工作效果不好）、超聲波（受天氣狀態影響大，探測距離短，多用于倒車保護）上述幾種探測方式在汽車防撞探測中的缺點，具有穩定的探測性能和良好的環境適應性。不僅可測量目標距離，還可測量目標物體的相對速度及方位角等參數，是未來無人自動駕駛的必選傳感器。此外，毫米波雷達結構簡單、發射功率低、分辨率和靈敏度高、天線部件尺寸小，已成為汽車主動防撞雷達的首選。
當前的汽車前碰撞預警毫米波雷達主要有24GHz和77GHz兩個頻段。Wayking24GHz雷達系統主要實現近距離探測（SRR）已經廣泛用在植保無人機做為定高雷達使用，而77GHz系統主要實現遠距離的探測（LRR），或者是兩種系統結合使用，實現遠近距離的探測。
汽車前碰撞預警雷達微波防撞系統：當前市場上的代表廠家有:荷蘭NXP(恩智浦)、德國的Continental(大陸)Bosch(博士)、Wayking（渭成）。
毫米波雷達歷史
1941年6月22日，納粹德國在損失飛機1977架、飛行員2585人的情況下，仍無法取得英吉利海峽的制空權優勢，更無法借由空襲瓦解英國的地面和海軍戰力，不得不放棄入侵英國的“海獅計劃”，持續一年多的不列顛空戰以納粹德國的失敗而告終。英國之所以能夠抵得住德國戰車的進攻、贏得不列顛空戰，（主要是這戰車過不了海）除了“噴火”和“颶風”這樣的明星戰機發揮巨大作用外，還有一個幕后大功臣—被稱為“本土鏈”（Chain Home）的對空雷達。
世界上第一部實用化的雷達就是由那位發明蒸氣機的詹姆斯·瓦特的后代、英國科學家羅伯特·沃森·瓦特爵士研制。為盡可能早的對納粹飛機進行預警，1936年5月英國空軍決定在本土大規模部署這種雷達，也就是“本土鏈”雷達的雛形，到1939年初，共有20個雷達站投入使用。在納粹德國“海獅計劃”實施前，英國已建成了2道雷達探測網，共51座雷達站。這些雷達為抵御德國空軍的空襲做出了重要貢獻，從此開啟了后續毫米波雷達在各個領域廣泛應用的八十年。

英國本土鏈”雷達
在車載毫米波雷達研究方面，歐美國家也一直走在世界前列，博世、大陸、海拉等幾家公司壟斷全球市場。毫米波雷達在汽車領域的應用可以追溯到80年代初期。一些歐美國家的大學和研究機構逐步開始車載毫米波雷達技術的研究。80年代中期，歐洲制定“歐洲高效安全交通系統計劃”（PROME THE US），引發了歐洲、日本等汽車大國的雷達技術研究和發展。1995年，三菱汽車基于毫米波雷達在Diamante上首次使用了“車前距離控制”系統（PreviewDistance Control），不過這套系統只能算是自適應巡航的早期版本，因為只是通過控制油門以及降擋來降低車速，自身并不會干預剎車。直到1999年，奔馳在S級上面首次應用了真正的自適應巡航系統，開啟了輔助駕駛的時代，名字想必大家都不陌生，叫做Distronic。早期的車載毫米波雷達芯片主要采用砷化鎵（GaAs) 工藝，一個毫米波雷達中需要至少配備7到8顆以上的RF芯片，且工作在24GHz頻段，雷達波長較長，導致毫米波雷達體積過大、過于笨重，大概有筆記本電腦體積那么大。所以成本也非常昂貴，類似于今天的激光雷達，只能應用在少量的高端車型上。2000年初，鍺硅(SiGe)工藝的發展，大大提高了毫米波雷達芯片的集成度，一個毫米波雷達只需要2到5顆MMICs、1到2顆BBICs，成本下探到千元級別，但是滲透率仍然很低，目前中高端車型中普遍采用的量產77GHz毫米波雷達就是采用這種工藝。2017年，TI推出了基于CMOS工藝的高集成度77GHz毫米波雷達芯片，適用于中短距場景的AWR1642 系列將前端MMIC RF、DSP和MCU三個模塊集成在一個77GHz毫米波雷達SOC芯片上，顯著降低了毫米波雷達成本，大幅拉低了車載毫米波雷達的硬件開發難度。更牛逼的是，針對近距離場景，TI打造了集成度更高的天線片上集成(AoP)芯片，將天線集成在芯片里，碎了天線工程師的飯碗，將毫米波雷達價格拉低到百元級別。眾所周知，相比其他雷達芯片廠商，TI芯片開發具有傻瓜式的特點，底層軟件開發很完備，工具鏈做的很容易上手，極大的降低了入門門檻，國內基于此芯片開啟了轟轟烈烈的車載毫米波國產化的征程，短短幾年間，國內開展車載毫米波雷達產品研發的阿狗阿貓公司已經達到大概3,40家，不可謂不熱鬧，不可謂不壯觀。

早期奔馳S級車上的自適應巡航系統
國內車載毫米波雷達產品研發歷史并不長，短短6~7年的時間，處于起步階段。目前為止真正做到大批量交付的也就上汽集團下屬零部件公司-華域汽車，年出貨量達到20萬顆以上。作為國內車載毫米波雷達行業的黃埔軍校，華域汽車（以下簡稱華域）開國內之先河，2014年最早開展車載毫米波雷達產品的研發。但那個年代不比現在，77GHz毫米波雷達芯片在6年前還是高端新鮮玩意，老外禁運，不帶玩，所以華域只能從24GHz毫米波雷達作為切入點。雖然是本地土豪上汽集團的親兒子，標準的“富二代”，但當時華域的車載雷達初創團隊背景和實力并不比現在的雷達創業公司強到哪里去，開始都是一幫PEPS產品背景的跨界工程師，跟毫米波雷達沒有半毛錢關系，除了有錢、啥都沒有的情況下，不知深淺、敢為人先，一頭扎進了毫米波雷達研發的大浪潮中。對于車載毫米波雷達這種技術門檻高、市場門檻高、產品化難度又大的產品來講，沒有專業的研發團隊確實是個很大的問題。但是，只要有錢，就一切都不是問題了。據說當時為了把牛人們忽悠到手，面試地點都安排在威海路489號，上汽的高逼格加持，豪華的辦公環境，自動加熱和沖洗的馬桶，誘人的食堂，難以抗拒的薪資，動人的情懷，華域HR為了招募團隊，簡單粗暴、慘絕人寰，使出了渾身解數，處處彰顯著四個字：“老子有錢”。當然做慣了洋買辦的部分總部大佬們，習慣了能用錢買來的、絕不愿費勁巴拉自己做的作派，對土鱉團隊的自主研發能力還是持懷疑態度的，所以華域一開始為了確保研發成功，采用了雙保險策略：國外技術引進和自主研發并行的路子。國內團隊自主研發，同時從smartmicro，大名鼎鼎的SMS那兒購買方案。據說為了跑步快進，同質電子和德賽西威搞雷達也是買的SMS家的方案。當然，Rohling老爺子做買賣鬼得很，只賣方案，核心技術是不會給半點的。Rohling老爺子學識淵博，在多種雷達研究上具有很深的造詣，但是在產品化上還有些欠缺，比如當初為華域設計的雷達方案，成本沒有競爭力。當然可喜的是，華域的本土團隊攻堅克難、披荊斬棘，最后還是實現了國內第一個24GHz雷達的大規模量產，有了0到1的突破之后，后續77GHz的角雷達和前向雷達也很快的實現了量產。除了華域之外，森斯泰克抱著海康的大腿，在智能安防和交通方面的雷達出貨量也很不錯的，但是在車載雷達方面沒聽說他們家有大規模出貨量。其他大部分車載毫米波雷達研發公司，目前還處于PPT和公眾號階段，號稱做到量產的，也都是拿小批量樣件給客戶做個測試。畢竟車載毫米波雷達的門檻還是很高的，核心技術目前業內還沒有普及，國內真正掌握核心技術的大牛就那么幾個，一個巴掌的手指頭都可以數的出來。包括雷達量產了近20年的博世、大陸和海拉等，團隊中掌握核心關鍵Knowhow的就那么幾個專家。此外，對于前向雷達，涉及到制動、轉向和動力系統，這些核心執行機構都掌握在博世、大陸等巨頭手里，人家用自己的毫米波雷達，控制自己的執行機構，提供整套方案容易的很。國內廠商還幾乎沒有自己的執行機構，所以前向雷達很難做。做個Demo輸出個點云，對每一家來說都相對來說比較容易，但是真正走向量產且BOM成本和性能可以跟ABCD掰手腕，還需要加深對雷達的認知，包括大量的系統、軟件、硬件核心技術需要突破，尤其是算法難題需要攻克。所以國內很多毫米波雷達初創公司，開始轉向智能安防和智能交通領域，這些領域的毫米波雷達相對技術難度低、市場門檻沒有汽車行業高、利潤有點暴力，能夠在短時間內看到回報，對初創公司而言，活下去才是第一目標，節操和初心是像賈布斯那樣，讓人窒息來用的。做車載毫米波雷達是一個費力不討好的力氣活，不僅需有大腿可以抱著，愿意帶著你玩，而且技術和市場門檻比較高、利潤率低，量上不去的話，基本是賠錢買賣，除非能做到像Mobileye那樣敢叫板“老子天下第一”。
除了傳統ADAS毫米波雷達之外，面向高級別自動駕駛的高精度感知需求，具有高分辨點云成像能力的4D毫米波雷達成為近兩年的行業熱點，國內外一些巨頭和初創公司都在聚焦這一新概念產品，目的是在一些場景下可以替代或者彌補激光雷達，畢竟激光雷達的成本和可靠性在近階段還是難以落地的，在雨雪等惡劣天氣下也需要毫米波雷達擔當精準、穩定感知的重任。所謂4D，就是3D輪廓高分辨點云輪廓和高精準的速度信息，好比將航母上的相控陣雷達所具備的能力濃縮到一個蘋果手機大小的雷達上，技術難度比傳統的ADAS毫米波雷達還是大幅提升。當前4D毫米波雷達雷達主要是兩種主流路線，一種是采用傳統MMIC RF芯片進行多片級聯的方式，形成多發多收天線陣列，通過天線陣列布局和算法優化得到4D點云成像，比如博世的LRR5至尊版、大陸的ARS540、以及我司的產品等等，都是采用這種路線；另一種路線，是采用自研大規模多通道片上集成芯片， 比如以色列的Vayyar、Arbe等等，都是一顆芯片上集成48個接收通道+48個發射通道及天線。目前大陸ARS540已經有初步樣機，但沒見到公開測試結果，據說是為寶馬電動車iX定制。距離可以探測到300m，水平角度分辨率達到1.2°_{1.68°，俯仰角度分辨率2.3°；博世的LRR5水平角度分辨率約2°，俯仰角度分辨率約2.2°；Arbe官網宣稱水平角度分辨率可以做到1°，俯仰角度分辨率2°。不管哪種技術路線，各家的雷達體積都差不多，大概都在12cm*13cm*3.5cm左右，說明大家都還沒有突破天線孔徑與角度分辨率之間的理論約束，要想分辨率高，必須增加天線陣面的物理尺寸。Oculii介紹自己的虛擬成像技術可以將天線通道數擴展10}100倍，具備這樣的技術，但是在實際應用中意義并不是很大。目前業內通常采用4片級聯或者兩片級聯來增加收發通道數，結合MIMO技術來形成大規模虛擬陣列來提高水平向和俯仰向的角度分辨率，這種方式雖然可以相對節省成本，但是會帶來相應的問題，即不模糊速度范圍大幅降低，如何解決這一問題也是多片級聯MIMO毫米波雷達的一個瓶頸，所以看到國內很多雷達廠商只使用多片級聯中的2個發射通道，浪費掉剩余的發射通道來避免速度解模糊問題。通過級聯4片Ti的AWR2243，4D毫米波雷達水平分辨率可以做到1°，俯仰角度分辨率在1.4°以內，最大不模糊測速范圍可以達到-250km/h~+250km/h，對周圍的環境和目標實現高分辨成像，相關產品已經在幾家車廠的L3和L4自動駕駛上應用。在產品開發過程中，突破了以下幾個核心關鍵技術：

1. 大規模虛擬天線設計技術，大幅提高水平和角度分辨率
2. 高頻RF板的多層疊構設計和混壓技術，保證產品的低成本和良品率
3. 大規模天線的水平和俯仰校正快速技術
4. 滿足自動駕駛需要的雷達復雜波形設計技術
5. 最大不模糊測速范圍擴展技術，滿足高速場景精準測速的要求
6. 擴展目標的聚類跟蹤技術，得到目標精準的3D BoundingBox信息
   當然，以上介紹的幾項技術只是簡單的舉例，要想實現毫米波雷達的產品化，還有大量的工具鏈問題、工程技術問題和算法問題需要解決。先前與眾多技術團隊交流發現，團隊實力雖然PR得震天響，但實際水平參差不齊，就連BSD毫米波雷達都處在摸著石頭過河階段，逞論難度技術更高的前向雷達和4D毫米波雷達了。有感于車載毫米波雷達入門門檻高、技術難度大、國內相關技術底子薄的現狀，業內也缺乏系統介紹車載毫米波雷達技術的參考書籍和資料。
   前方探測傳感器采用寬波束毫米波雷達，覆蓋范圍為前方70度角度內200米距離內的最多32個目標。可以及時有效的選擇車輛正前方的危險目標進行預警目標跟蹤。除了對同向正常行駛的車輛，同時對插隊車輛，橫穿車輛均能很好探測。
   毫米波雷達的產品有這些
   77G雷達；24G雷達；77G雷達用MMIC；77G雷達用PCB；24G雷達用MMIC；24G雷達用PCB。
   汽車前碰撞預警防碰撞預警系統進行三級預警，（可根據客戶需求進行多級別預警定制），安全預警三個級別分別為：
   第一及第二級為安全距離預警，固定時間預警，根據本車速動態調整，速度越快，提醒距離越遠。智能提醒用戶在不同車速情況保持安全車距。
   第三級為碰撞預警，固定預警時間，通過雷達測定相對速度，可理解為目標車與本車的速度差。本車速度大于前車速度，有撞擊可能，速度越大，提醒距離越遠。
   前向雷達：AEB（自動制動），FCW（前方碰撞預警）ACC（自適應巡航控制)。
   后向雷達：BSD(盲點探測)，LCA(變道輔助)，RPC(后方碰撞預警)，RCW(后碰撞預警)。

參考鏈接：
https://mp.weixin.qq.com/s/S4qqbAI9tbNQQzCv6CzafQ

總結

以上是生活随笔為你收集整理的汽车毫米波雷达的全部內容，希望文章能夠幫你解決所遇到的問題。

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