车载毫米波雷达 无人驾驶，车载毫米波雷达

很多朋友对车载毫米波雷达 无人驾驶，车载毫米波雷达不是很了解，每日小编刚好整理了这方面的知识，今天就来带大家一探究竟。

来源|牛卡网

摘要：本文分析了车载毫米波雷达的市场应用；介绍了其工作原理、工作波形和工作调频机制。车载雷达应用市场潜力巨大，有效保障行车安全和操控舒适性。

介绍

毫米波雷达作为汽车主动安全领域的关键传感器部件，能够有效穿透雾、烟、尘，满足全天时、全天候的工作量需求。目前市场上主要采用24GHz和77GHz毫米波雷达产品。近年来，毫米波雷达在汽车辅助驾驶系统中的安装量迅速增加。主要产品包括车辆自适应巡航控制系统（ACC）、前碰撞预警系统（FCW）、辅助变速道路系统（LCA）、自动跟车系统（SG）、后端盲点检测装置（BSD）、侧向检测系统（CTA）和其他车载毫米雷达。车载雷达对目标大小、速度（相对）、距离、角度、数量等参数进行测量、计算、分析、显示、预警和自动控制等操作。随着汽车市场的日益发展，车载毫米波雷达技术具有更高的测量精度、更短的数据处理时间、更密集的探测目标、更大的搜索预警半径、更高的安全可靠性。而且，随着技术的不断成熟，车载毫米波雷达的生产成本将会更低，将能够满足无人雷达系统的需求[1]。

1 汽车雷达应用市场分析

随着ADAS市场渗透的加速，汽车毫米波雷达部分关键零部件的需求量逐年增加。目前，我国车载雷达核心零部件市场大多依赖进口，国内自主车载毫米波雷达产品主要以24GHz和77GHz为主。据全球专业预测机构分析，明年我国ADAS市场渗透率预计为30%。如果每套ADAS配备4个近程和1个远程毫米波雷达，车载毫米波雷达的市场总需求将达到7200万个。一、我国汽车毫米波雷达产业产值将达400亿元。目前，中国已成为全球最大的汽车消费市场。

2 汽车毫米波雷达技术分析

2.1 汽车毫米波雷达频段

毫米波雷达毫米波是波长在1-10mm之间的电磁波，具有抗干扰性强、波长短、易实现窄波束、频带宽、动态分辨率高等优点。毫米雷达波应用集中在汽车电子、无人机、军用雷达监控、智慧医疗、交通、家居等领域。全球很多国家，很多对车载毫米波雷达在频率应用上都分配在24GHz和77GHz频段，日本等少数国家使用60GHz频段。由于77GHz频段元件尺寸小，天线尺寸短，易于实现单芯片集成结构，具有更高的速度分辨率、信噪比和输出功率，有利于降低成本等……未来全球汽车毫米波雷达的频段将选择76-81GHz频段。

2.2 汽车毫米波雷达原理

车载毫米波雷达的原理在于内置雷达信号接收模块和发射模块。毫米波信号通过内置天线向外发射。该信号反映了遇到目标后的回波。雷达系统接收模块及时接收反射回波，并对信号进行FFT处理。分析，从而获得周围目标物体之间的相对速度、相对距离、角度、运动方向等高精度物理环境信息。与本车行驶信息匹配后，经过混合、过滤后进行融合处理，最终由车载中央处理器（ECU）对行驶信息做出决策，同时进行提醒和警告驾驶员通过语音、灯光等，或自主进行安全操作干预，提高驾驶安全性能，避免事故发生。

2.3 车载雷达收发调频系统

收发调频系统是车载雷达频率工作的核心部件，其设计直接影响雷达的性能。它影响雷达目标分辨率、测速、测距、测向范围、测量精度、自动识别模糊度等重要指标。由于雷达辐射电磁波的方式多种多样，车载毫米波雷达可分为连续波和脉冲波两种工作方式。连续波有频移键控（FSK）、相移键控（PSK）、恒频连续波（CW）、线性调频连续波（LFMCW）、调频连续波（FMCW）等形式。

车载FMCW雷达系统具有分辨率高、多目标、信号处理速度快、成本低等优点。它被广泛使用。主要由收发天线（PCB板）、射频前端、调制信号单元以及信号处理模块（ECU）混频单元、滤波器单元等组成[2]。下面重点介绍集中波形及处理方法。

(1)变斜率连续波(CVS)是由线性调频连续波(LFMCW)技术发展而来。 CVS可以自动识别错误目标并自动消除它们。图1 显示了LFMCW 波形。 LFMCW 利用波形上升沿和下降沿的频率差来描述单个目标的距离和速度。多目标跟踪状态下，N个目标有N2种跳动频率组合，就会出现N2-N个虚假目标

(2)多频移键控雷达波(MFSK)是由频移键控波(FSK)和线性调制频率连续波(LFMCW)相结合产生的。传输波形主要有两个线性调制和交叉升压信号，参考信号为序列1信号，序列2信号的参考信号有一定的频率差。其工作过程是接收信号经混频模块中的下混频器处理为基带信号，并在每个频率步上对基带信号进行采样得到采样信号。然后对基带信号中的序列：1、序列2进行快速傅里叶变换和CFAR处理，然后分析一个周期内的频率差和相位差，以获得监控目标的距离和速度等有用信息。对MFSK和LFMCW进行了比较和分析。 MFSK增加了相位差信息的处理，其计算精度略低于LFMCW。

(3) 快速斜坡序列雷达（FRCS）。其原理是雷达处理系统中的发射模块在TCPI时间段外连续发射N个锯齿波（斜率较大），每个锯齿波的时间为T。由于锯齿波斜率较大，持续时间T较小，可以忽略多普勒频移效应，锯齿波之间形成的频率差fB由雷达信号传输时间变化值f决定。

实际应用中，对每个锯齿波中的采样点序列进行傅里叶变换处理，检测到拍频fB后，对目标距离进行分析和估计。相对速度检测是通过TCPI中内部锯齿波的FFT变换处理，然后进行二维傅里叶变换得到多普勒频移fd来计算与目标的相对速度，并利用计算出的相对速度修正FFT目标距离估计结果的一维验证。二维FFT有助于提高系统的信噪比并简化后续的检测算法，从而提高计算精度和测量精度[3]。

2.4 汽车雷达技术应用

雷达调制锁相环芯片ADF4158/4159与收发器MMIC芯片ADF5901、ADF5904组合，可实现车载雷达的多种调频系统和基带算法，合理配置基带带宽、调频步长、波形、时延、等满足精确频率控制的需要。

由于MIMO技术的成熟并已应用于被测雷达系统中，信号通道数增加且更宽，信号处理和传输性能更加方便，MMIC芯片具有更强的接收和接收能力。发送多个信号。 ADF590 :1、ADF5904芯片目前可支持2个发送通道和4个接收通道的信号传输。采用数字波束形成（DBF）技术，加强和完善了信号滤波功能，可满足高精度角度测量的需求；车载系统控制单元DSP技术也日趋成熟。目前车载DSP主频为400MHz，内部SRAM达到1MB，支持外部扩展DDR2内存。为满足FFT多维运算，不断优化硬件的计算处理能力，同时利用软件技术实现芯片ROM固化处理的高精度算法模型和数据，并实现高层次要求的雷达算法[4]。

3 结论

基于车载微波雷达技术的应用，增强车辆的行驶安全性，为驾乘人员提供更舒适的操控体验。通过对车载毫米雷达的市场应用和原理分析，详细介绍了雷达波形和调制机制。系统工作稳定，应用场景广泛，保障行车安全。满足汽车操纵舒适性的要求。

文章由一车号作者提供

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