汽車雷達顧名思義是用于汽車或其他地面機動車輛的雷達。因此,它包括基于不同技術(比如激光、超聲波、微波)的各種不同雷達,有著不同的功能(比如發(fā)現障礙物、預測碰撞、自適應巡航控制),以及運用不同的工作原理(比如脈沖雷達、FMCW雷達、微波沖擊雷達)。微波雷達在汽車雷達中有著重要的商業(yè)意義。
毫米波指波長介于1-10納米的電磁波,毫米波雷達則指工作在毫米波波段的雷達 。毫米波的波長介于厘米波和光波之間,因此毫米波兼有微波制導和光電制導的優(yōu)點。毫米波雷達得益于特殊的高增益天線(天線增益越高,方向性越好)設計,它的方向性極強,能夠準確地辨別障礙物的相對位置。假如當雷達的方向性相對較差的時候,它將照射一個較大的范圍,那么如果出現障礙物,我們很難準確測量它的相對位置,只能確定它在這個范圍內的某個位置附近。而當雷達的方向性較好的時候,一旦探測到了物體,物體的位置就可以更加準確地框在這個較小的范圍內。
毫米波雷達具備全天候和全天時能力,能無礙應對霧、煙、雨、雪、光等全幅工作環(huán)境,且具備1000米以上遠程測試功能,因此是行業(yè)公認未來全自動駕駛汽車要素之一。目前市場主流車載毫米波雷達按頻率可分為兩大類:一類是24GHz中短程雷達,實現 BSD(BlindSpotDectection,盲點探測系統(tǒng))功能,另一類是77GHz長程雷達,實現 ACC(AdaptiveCruiseControl,自適應巡航系統(tǒng))功能。毫米波雷達成本較高,對工藝規(guī)格和射頻芯片均有較高要求。從產業(yè)角度,該技術主要被國際廠商掌握,如Autoliv、Bosch、Continental、HELLA、Delphi、Denso。國內廠商近年來也有突破,如行易道、智波科技、森思泰克、卓泰達、隼眼科技等。
軟件控制的雷達正在使自適應的新傳感策略成為可能,并且能夠從過去的傳感經驗中學習。這些智能雷達傳感器可以徹底改變自動駕駛車輛的感知能力。近年來,半導體和射頻技術取得了很大的發(fā)展。雷達的關鍵功能,如信號混合、濾波和調頻等,可以通過軟件代碼有效地控制,且對硬件的依賴性較小。軟件控制的雷達模塊是汽車應用的一個很有前途的技術趨勢。它們可以形成在帶寬、測量時間和信道分配方面具有高度適應性的系統(tǒng)。認知雷達正試圖解決涉及近距和遠距的高精度估算的檢測問題,以及涉及多個高速飛行目標的相對速度。這些雷達傳感器旨在提高傳感器的空間分辨率,從而能夠可靠地檢測和區(qū)分以相同距離和相同速度運動的物體。認知雷達以一種自適應的方式掃描環(huán)境,它使用來自以前的測量值和其他傳感器或地圖數據庫的反饋,來較佳地照亮場景。為了進一步改善認知過程,發(fā)射器和接收器信道的較優(yōu)自適應選擇問題仍在研究中。該技術預計在需要一定預見能力的場景下會特別適用,比如自動駕駛系統(tǒng)。
完全自動駕駛需要一個強大的感知系統(tǒng)來處理不利的環(huán)境條件。自動傳感器是無差錯駕駛所必需的;每個傳感器都有自己獨特的功能,可以與其他傳感器相輔相成,為自動駕駛汽車打造強大的傳感器套件。雷達是集成到自動駕駛汽車中第二昂貴的傳感器,排在 LiDAR 之前,對于檢測迎面而來的汽車的位置及其速度和軌跡至關重要。憑借檢測周圍靜止和動態(tài)物體的能力,雷達還可以透視物體,例如汽車,通過觀察車輛下方存在的障礙物來檢測它們。由于與雷達相關的好處,目前每輛自動/半自動車輛都配備了雷達。雖然它在感知方面發(fā)揮著非常重要的作用,但它需要其他傳感器來補充限制。此外,當前的雷達技術本身還有改進的余地,以實現合適的汽車系統(tǒng)。封裝問題(尺寸)、分辨率和定位特征是當前一代雷達所缺乏的一些領域。然而,汽車廠商正試圖通過雷達各個方面的創(chuàng)新來解決這些問題。