智能网联汽车传感器技术 课件 项目7 智能网联汽车毫米波雷

毫米波雷达的认知1.毫米波雷达的定义目录CONTENTS2.毫米波雷达的历史3.毫米波雷达的技术参数4.毫米波雷达的主流厂商5.毫米波雷达的优点6.毫米波雷达的缺点工作在毫米波频段的雷达。是一种波长在1～10mm之内的电磁波。对应的频率范围为20GHz～300GHz。通过发射与接收高频电磁波来探测目标。后端信号处理模块利用回波信号计算出目标的距离、速度和角度等信息。毫米波雷达的定义毫米波雷达发展历程毫米波雷达的技术参数（1）最大探测距离最大探测距离是指毫米波雷达所能检测目标的最大距离，不同的毫米波雷达，最大探测距离是不同的。（2）距离分辨率距离分辨率表示距离方向分辨两个目标的能力。（3）距离测量精度距离测量精度表示测量单目标的距离测量精度，取决于信噪比。（4）最大探测速度最大探测速度是指毫米波雷达能够探测目标的最大速度。（5）速度分辨率速度分辨率表示速度维区分两个同一位置的目标的能力。（6）速度测量精度速度测量精度表示测量单目标的速度测量精度，取决于信噪比。（7）视场角视场角分为水平视场角和垂直视场角，是指毫米波雷达能够探测的角度范围。（8）角度分辨率角度分辨率表示在角度维分离相同距离、速度目标的能力。雷达的角度分辨率一般较低，在实际情况下，由于距离、速度分辨率较高，因此目标般可以在距离和速度维区分开。（9）角度测量精度角度测量精度表示测量单目标的角度测量精度。单目标的角度变化时，可探测的最小绝对变化角度值。

按竞争格局来看，全球毫米波雷达市场由国外供应商主导，据统计：

博世、大陆、海拉、富士通天、电装为全球前五的厂商，合计占据68%的份额。毫米波雷达的主流厂商序号公司频段（GHz）产品进展1华域汽车24、7724GHz和77GHz均实现量产。2德赛西威24、7724GHZ已搭载小鹏、奇瑞等车型，77GHz获得自主品牌订单。3行易道77、79与韩国ERAE合作，获得77GHz中程和77GHz近程毫米波雷达订单。4森思泰克24、77、7977GHz毫米波雷达产品搭载一汽红旗HS5上。5安智杰24、7777GHz毫米波雷达标配东风柳汽商用车，已大规模量产。国内毫米波雷达主要厂商产品线对比毫米波雷达是唯一具备“全天候全天时”工作能力的车载传感器，是智能网联汽车不可或缺的核心传感器之一。毫米波雷达优点：（1）响应速度快毫米波雷达的传播速度与光速一样，并且其调制简单，配合高速信号处理系统，可以快速地测量出目标的角度、距离、速度等信息。毫米波雷达的优点（2）探测距离远毫米波雷达探测距离远，最远可达250m左右。毫米波雷达的优点（3）适应能力强毫米波雷达具有很强的穿透能力，在雨、雪、大雾等恶劣天气依然可以正常工作，而且不受颜色与温度的影响。毫米波雷达的优点（4）抗干扰能力强。毫米波雷达一般工作在高频段，而周围的噪声和干扰处于中低频区，基本上不会影响毫米波雷达的正常运行，因此，毫米波雷达具有抗低频干扰特性。毫米波雷达的优点（1）虚假报警毫米波雷达是利用目标对电磁波的反射来发现并测定目标位置，而充满杂波的外部环境给毫米波雷达感知经常带来虚警问题。（2）盲区覆盖区域呈扇形，有盲点区域。（3）交通标志无法识别交通标志和交通信号灯。（4）道路标志无法识别道路标线毫米波雷达的缺点2023感谢您的聆听毫米波雷达的分类1.毫米波雷达按工作原理分类目录CONTENTS2.毫米波雷达按探测距离分类3.毫米波雷达按频段分类调频式连续毫米波雷达毫米波雷达的分类毫米波雷达分类按工作原理按探测距离按频段脉冲式毫米波雷达近距离(SRR)中距离(MRR)远距离(LRR)24GHz77GHz79GHz24GHz近距离探测0-120米探测幅度宽体积较大识别精度高（cm级）77GHz中、远距离探测可达280米探测幅度窄体积较小，便于安装识别精度高（cm级）按工作原理分类工作方式脉冲体制（脉冲多普勒雷达）连续波体制CW恒频连续波FSK频移键控连续波FMCW调频连续波特点近距离目标信息测量；技术较成熟；测量过程简单，测量精度较高。可探测目标速度。可探测移动目标的位置与速度；探测时间短，精度高。能同时测出多个目标的距离和速度，可对目标连续跟踪。敏感性高，错误报警率低；不易受外界电磁噪声干扰；测量距离远，分辨率高；所需发射功率低；成本较低；信号处理难易程度及实时性可达到系统要求。不足当目标近距离时，脉冲收发时间短,需采用高速信号处理技术,结构复杂，成本高；高分辨率需占用大带宽。不能测量距离。不能同时测量多个目标。调频连续波是连续发射调频信号，测量距离、角度和速度等。相对其他电磁波雷达，调频连续波雷达发射功率较低、成本低且信号处理相对简单，被毫米波雷达厂商广泛使用。按工作原理分类零差型FMCW调频连续波LFMCW线性调频连续波LFMCW线性步进调频连续波相位噪声性能较差，若收发天线共用还需要一个环行器，使得收发通道的隔离度变差，而且增加了成本。车载毫米波雷达最常用的工作模式探测精度高，调制方式相对简单，后端处理相对复杂。FMCW与FSK模式联合使用，大大提高探测精度、分辨率；对基准频率源要求苛刻，增加了硬件设计难度，简化了后端基带数字信号处理。按工作原理分类按探测距离分类近距离（SRR）中距离（MRR）远距离（LRR）分类LRR长距离雷达SRR/MRR短/中距离雷达覆盖距离280m30/120m车速上限250km/h150km/h精度空间分辨率一般为0.5m近距离精确度可达cm级应用场景ACC自适应巡航即时监测车辆周围环境代表产品大陆

Bosch按频段分类24GHz60GHz77GHz79GHz24GHz(2019年全球市占率54.35%)∶探测距离60m，主要应用于：BSD（盲点监测）LCA（变道辅助）PA（泊车辅助）按频段分类77GHz(2019年全球市占率45.52%)，探测距离100-250m，主要应用于：ACC（自适应巡航）AEB（自动紧急制动）FCW（前方碰撞预警）注：由于相对24GHz产品体积更小、识别率更高，77GHz雷达正逐步替代24GHz方案成为主流产品。按频段分类79GHz(2019年全球市占率0.12%)，探测距离可达200米，具有高探测范围和角度精度。主要应用于：BSW（盲区警告）LCA、FCTA（前方交叉路口警报）按频段分类毫米波雷达的分类24GHz主要用于短距离（60m以内），短距离雷达被称为SRR，77GHz主要用于长距离（150-250m），长距离雷达被称为LRR，79GHz通常用于中短距离，被称为MRR。毫米波雷达的分类为完全实现自动驾驶辅助系统的各项功能，一般需要配置“1长+4中短”一共5个毫米波雷达。2023感谢您的聆听毫米波雷达的结构原理1.毫米波雷达的结构目录CONTENTS2.毫米波雷达的工作路径3.毫米波雷达的测量原理天线射频组件信号处理模块控制电路等构成其中天线和射频组件是最核心的硬件部分。毫米波雷达的结构其中，天线板上从上至下分别是10根发射天线TX1，然后是2根发射天线TX2，最后是4根接收天线RX1至RX4。因为近处的视角（FOV）比较大，大概有90度，所以需要更多天线，而远处的视角小，大概只有20度，所以两根天线就够了。毫米波雷达的结构雷达的收发芯片通常使用一种特殊的半导体，如硅锗(SiCe)双极晶体管、CMOS等。毫米波雷达的结构毫米波雷达的工作路径毫米波雷达的测量原理（1）测距原理雷达调频器通过天线发射毫米波信号，发射信号遇到目标后，经目标的反射会产生回波信号，发射信号与回波信号相比形状相同，时间上存在差值。发射信号与回波信号对比图毫米波雷达的测量原理（1）测距原理发射信号与反射信号间的频率差值直接取决于和目标之间的距离。距离越大，则发射信号接收的往返时间越长，并且发射频率与接收频率间的差值越大。应用FMCW调制的毫米波雷达测距示意图毫米波雷达的测量原理（2）测速原理当目标与雷达信号发射源之间存在相对运动时，发射信号与回波信号之间除存在时间差外，频率上还会产生多普勒位移。例如，当前方车辆快速行驶时，车距加大，由于多普勒效应，反射信号（ΔfD）的频率将变小。这将导致上坡(Δf1)和下坡(Δf2)时的频率产生差值。应用FMCW调制的毫米波雷达测速原理图毫米波雷达的测量原理（2）测速原理毫米波雷达测量的距离和速度公式：式中：s为相对距离；u为相对速度；c为光速；f0为发射信号的中心频率。毫米波雷达的测量原理（3）测量方位角原理方位角测量原理是通过发射天线TX向目标发射毫米波，两个接收天线RX1和RX2接收目标反射信号。方位角αAZ是将毫米波雷达接收天线RX1和接收天线RX2之间的几何距离d，以及两根毫米波雷达天线所收到反射回波的相位差b，进行三角函数计算得到的值，可以据此知道被监测目标的方位角。毫米波雷达测量方位角的原理图毫米波雷达的测量原理2023感谢您的聆听毫米波雷达的应用与发展1.毫米波雷达的应用目录CONTENTS2.毫米波雷达的发展趋势毫米波雷达的应用1、自适应巡航（a）确定与前车车距（b）确定前车速度（c）确定前车位置（d）确定调节车辆毫米波雷达的应用1、自适应巡航2.自动紧急制动系统AEB(AutonomousEmergencyBraking)AEB自动紧急刹车系统可对周围路况进行精确感知评估，协助驾驶员进行制动，部分工况下，全面接管对车辆的控制。毫米波雷达的应用3、变道辅助系LCA(LaneChangeAssist)毫米波雷达的应用4.前方碰撞预警系统FCW(ForwardCollisionWarning)前方碰撞预警系统能够通过雷达系统来时刻监测前方车辆，判断本车于前车之间的距离、方位及相对速度，当存在潜在碰撞危险时通过诸如仪表图像、声音及触觉（短促制动）等形式对驾驶员进行预警。毫米波雷达的应用5、BSD盲点探测系统BSD——盲点探测（BlindSpotDetection）的简称BSW——盲点警示（blindspotwarning）的简称BSM——盲点监视器（blindspotmonitor）的简称BLIS——盲点信息系统（BlindSpotInformationSystem）的简称毫米波雷达的应用中文名称：并线辅助、盲区监测、盲点侦测、盲点监测5、BSD盲点探测系统BSD根据其对运动物体相对位置和车辆相对速度的判断，在车辆盲区时，及时提醒驾驶人注意车道变换的风险。当有碰撞危险时，它会迅速通过声音、灯光等发出提醒，以减少碰撞发生的概率。毫米波雷达的应用6、自动泊车系统APA（AutoParkingAsist）基于毫米波雷达的APA，由多个毫米波雷达传感器和APA控制器组成，实现了探测距离更远，探测精度更高，抗干扰能力更强的精准泊车系统。毫米波雷达的应用7、生命体征检OMS/DMSOMS（车内人员监控系统OccupancyMonitoringSystem），有效避免儿童、宠物被遗忘在车内，保障司乘安全，提高座舱的安全系数；

DMS（即驾驶员监控系统DrivermonitoringSystem），为驾驶员提供实时心跳、呼吸的安全监测，避免驾驶员因身体突发不适造成危险驾驶。

毫米波雷达的应用7、生命体征检OMS/DMSOMS有效避免儿童、宠物被遗忘在车内，保障司乘安全，提高座舱的安全系数；DMS为驾驶员提供实时心跳、呼吸的安全监测，避免驾驶员因身体突发不适造成危险驾驶能。毫米波雷达的应用AEB自动制动、FCW前向碰撞预警、LCA变道辅助、ACC自适应巡航、BSW盲区监测等驾驶辅助功能在量产车型上不断渗透覆盖，逐渐成为中高端车型的标配。毫米波雷达的应用毫米波雷达的发展趋势2022年CES展上，恩智浦宣布，与国内毫米波雷达合作伙伴为升科（CubTEK）首发亮相4D成像雷达，能够提供类似图像的感知能力和小于0.1度的角度分辨率，实现增强4D感知功能。相