汽車?yán)走_(dá)的未來(lái)趨勢(shì)：面向79GHz頻段

汽車?yán)走_(dá)的未來(lái)趨勢(shì)：面向79GHz頻段監(jiān)測(cè)超速的新一代雷達(dá)道路交通碰撞已經(jīng)成為全球一大挑戰(zhàn)，因此該研究旨在尋求提高道路安全的方式?；诶走_(dá)的駕駛輔助系統(tǒng)系統(tǒng)已經(jīng)投入使用，目前主要是一些舒適性功能，例如自適應(yīng)巡航控制、碰撞預(yù)警系統(tǒng)、盲點(diǎn)監(jiān)控、變道輔助、后交叉交通預(yù)警和備用停車輔助系統(tǒng)。這些系統(tǒng)無(wú)疑在一定程度上提高了安全性，但是，當(dāng)前技術(shù)的發(fā)展僅帶來(lái)了主動(dòng)安全功能，例如碰撞緩沖系統(tǒng)和弱勢(shì)道路使用者監(jiān)測(cè)。為了提供這些可以確保車輛安全的重要功能，各系統(tǒng)必須能夠更加清晰地區(qū)分道路上的物體。為此，所需的帶寬應(yīng)該高于目前所使用24?GHz-76?GHz頻段的窄帶頻率。帶寬較寬和功率限制高有助于提高分辨率和物體區(qū)分效果，它們對(duì)于諸如城市地區(qū)行人檢測(cè)或自動(dòng)緊急制動(dòng)等新功能來(lái)說是非常重要的。79?GHz頻段的優(yōu)勢(shì)高頻雷達(dá)系統(tǒng)通常具有良好的性能，因?yàn)樗鼈兏涌煽亢途_。這一點(diǎn)通過多個(gè)研究得到了證實(shí)，其中包括歐盟通過雷達(dá)干擾抑制（MOSARIM）項(xiàng)目進(jìn)行的“讓所有人更加安全”研究。77?GHz–81?GHz頻率范圍（79?GHz頻段）的主要優(yōu)勢(shì)除了能夠更好地區(qū)分物體外，雷達(dá)設(shè)備可以更小，一種技術(shù)可以用于多種應(yīng)用，而且，由于所需發(fā)射功率較小，相互干擾的風(fēng)險(xiǎn)比較低。更加清晰和準(zhǔn)確的圖像多個(gè)物體如果出現(xiàn)在同一個(gè)距門內(nèi)是很難進(jìn)行區(qū)分的。在這種情況下，空間分辨率低，而且?guī)讉€(gè)物體融合到一個(gè)虛擬物體上（見圖1）。目前使用的較窄帶寬就會(huì)出現(xiàn)這種情況。如果在79?GHz周圍使用較大的4?GHz帶寬，可以實(shí)現(xiàn)較高的空間分辨率，更強(qiáng)的物體區(qū)分能力。高分辨率系統(tǒng)可以決定車輛是否將碰撞一個(gè)物體或接近碰撞。低分辨率系統(tǒng)錯(cuò)誤預(yù)警的概率較高，可能會(huì)錯(cuò)過一個(gè)大物體前面的小物體（見圖2）。適用于各種應(yīng)用的小型設(shè)備和單一技術(shù)高頻電路的結(jié)構(gòu)和天線的大小直接取決于所使用的波長(zhǎng)。工作頻率越高，雷達(dá)設(shè)備的總體積就越小。這是一種線性的關(guān)系，它所產(chǎn)生的結(jié)果是，一個(gè)工作在79?GHz頻段的設(shè)備比一個(gè)工作在24?GHz頻段的設(shè)備要小三倍。目前，汽車?yán)走_(dá)應(yīng)用針對(duì)不同的應(yīng)用使用不同的頻率范圍。通過使用一個(gè)公共的76?GHz–81?GHz技術(shù)平臺(tái)，可以建立一個(gè)全面和靈活的系統(tǒng)。這使得研發(fā)過程更加容易，并且單獨(dú)的傳感器可用于多種用途。歐盟的79?GHz項(xiàng)目—一個(gè)面向全球性協(xié)調(diào)頻率分配的舉措考慮到使用79?GHz的益處，人們希望對(duì)77?GHz到81?GHz頻率范圍內(nèi)用于汽車?yán)走_(dá)的部分進(jìn)行全球協(xié)調(diào)頻率分配。技術(shù)的進(jìn)步和各個(gè)國(guó)家或地區(qū)的支持將為ITU無(wú)線電通信部門和國(guó)際電器電工委員會(huì)（IEC）達(dá)成全球性協(xié)議鋪平道路。歐盟發(fā)起的79?GHz?項(xiàng)目涉及到各國(guó)開展的具體活動(dòng)和一個(gè)專家組—國(guó)際汽車無(wú)線電管理專家組，旨在將79?GHz頻段用于汽車?yán)走_(dá)問題加快制訂全球性協(xié)議。2004年，歐盟就其成員國(guó)和歐洲經(jīng)濟(jì)區(qū)（EEA）國(guó)家（冰島、列支敦士登、瑞士和挪威）短程雷達(dá)設(shè)備使用79?GHz頻段的協(xié)調(diào)問題通過了立法。在歐盟所有27個(gè)成員國(guó)以及屬于歐洲郵政和電信管理大會(huì)（CEPT）成員的其他國(guó)家，使用77到81?GHz范圍頻率工作的短程汽車?yán)走_(dá)受到ETSI標(biāo)準(zhǔn)（EN?302?264）的監(jiān)管。在79?GHz頻段發(fā)送信號(hào)的汽車?yán)走_(dá)設(shè)備既沒有時(shí)間限制，也沒有其他操作上的限制，因此被允許在射電天文位置附近進(jìn)行工作（這種工作通常是被禁止的）。其他國(guó)家在做什么？作為CEPT的成員，白俄羅斯、格魯吉亞、俄聯(lián)邦、烏克蘭、土耳其和巴爾干地區(qū)已經(jīng)批準(zhǔn)79?GHz頻段用于汽車高分辨短程雷達(dá)，相關(guān)的規(guī)定也類似于歐盟和ETSI的標(biāo)準(zhǔn)EN?302?264。在北美，美國(guó)聯(lián)邦通信委員會(huì)（FCC）可望對(duì)博世（Borch）公司于2012年5月提出的，有關(guān)在美國(guó)將79?GHz頻段用于短程雷達(dá)的申訴做出有利的裁決。之后，聯(lián)邦通信委員會(huì)可能發(fā)布一個(gè)規(guī)則制訂通告，建議美國(guó)，通過關(guān)于在未頒發(fā)許可證情況下，允許77-81?GHz頻段用于汽車?yán)走_(dá)應(yīng)用的條例。在加拿大，類似的建議已經(jīng)提交給加拿大工業(yè)部。在拉美，巴西和阿根廷正在初步考慮79?GHz頻段用于汽車短程雷達(dá)的問題。在海灣國(guó)家，沙特阿拉伯和阿聯(lián)酋正在考慮實(shí)施相關(guān)的ETSI標(biāo)準(zhǔn)，而在阿曼，自2009年以來(lái)，79?GHz頻段已經(jīng)分配給汽車短程雷達(dá)，其功率限制與ETSI的標(biāo)準(zhǔn)相同。在亞太地區(qū)，中國(guó)目前對(duì)79?GHz高分辨汽車?yán)走_(dá)沒有規(guī)定，香港地區(qū)正在為此目標(biāo)采取相應(yīng)措施。為了采用79?GHz頻段，大韓民國(guó)的國(guó)家無(wú)線電研究機(jī)構(gòu)正在準(zhǔn)備修訂立法。泰國(guó)的國(guó)家廣播和電信委員會(huì)準(zhǔn)備考慮這個(gè)問題。馬來(lái)西亞通信和多媒體委員會(huì)正在研究將汽車/超寬帶頻譜計(jì)劃納入其標(biāo)準(zhǔn)無(wú)線電系統(tǒng)計(jì)劃。在印度，79?GHz頻段未受到管制。新西蘭的無(wú)線電頻譜管理機(jī)構(gòu)正在考慮采用歐盟的方案。新加坡是繼歐盟成員國(guó)和所有其他CEPT國(guó)家之后第一個(gè)將79?GHz頻段用于短程雷達(dá)的國(guó)家（2007年實(shí)施）。在澳大利亞，澳大利亞通信和媒體當(dāng)局已經(jīng)對(duì)79?GHz頻段做出規(guī)定。日本通產(chǎn)省已經(jīng)對(duì)79?GHz頻段用于高分辨率雷達(dá)做出規(guī)定。投資于79?GHz技術(shù)的公司自歐盟2004年決定將79?GHz頻段用于汽車短程雷達(dá)以來(lái)，各種項(xiàng)目已經(jīng)啟動(dòng)。汽車?yán)走_(dá)芯片（RoCC）項(xiàng)目的參與者包括Daimler、BMW、Bosch、Infineon和Continental公司。RoCC項(xiàng)目計(jì)劃進(jìn)一步開發(fā)應(yīng)用于76-81?GHz頻段的基于硅片的雷達(dá)技術(shù)。其目標(biāo)是大幅降低79?GHz汽車?yán)走_(dá)傳感器的成本，提高其價(jià)格競(jìng)爭(zhēng)能力。79?GHz傳感器的主要成本因素是加工所需的層壓材料和毫米波芯片以及微處理器本身。法國(guó)已經(jīng)通過法國(guó)政府投資的3個(gè)項(xiàng)目（RADAR?ACC、ARPOD和RASSUR?79）開展了有關(guān)79?GHz超寬帶短程雷達(dá)技術(shù)的研發(fā)工作，以補(bǔ)充PSA?Peugeot?Citro?n?Automobile公司的工作。許多公司已經(jīng)對(duì)79?GHz高分辨率雷達(dá)技術(shù)進(jìn)行了大量投資。其中一些公司致力于各類應(yīng)用的融合（例如碰撞前或盲點(diǎn)功能），進(jìn)行投資的公司有TRW、Bosch、Continental、Denso和MAGNA。參與投資的雷達(dá)供應(yīng)商包括Autocruise（TRW）、Fujitsu?Ten和Hitachi。諸如Freescale、Infineon、UMS、STMicroelectronics和TriQuint等雷達(dá)毫米波芯片提供商同時(shí)也是投資者。由此看來(lái)，79?GHz技術(shù)已基本通過驗(yàn)證，