智能網(wǎng)聯(lián)汽車傳感器技術 課件 項目7 智能網(wǎng)聯(lián)汽車毫米波雷

毫米波雷達的認知1.毫米波雷達的定義目錄CONTENTS2.毫米波雷達的歷史3.毫米波雷達的技術參數(shù)4.毫米波雷達的主流廠商5.毫米波雷達的優(yōu)點6.毫米波雷達的缺點工作在毫米波頻段的雷達。是一種波長在1～10mm之內的電磁波。對應的頻率范圍為20GHz～300GHz。通過發(fā)射與接收高頻電磁波來探測目標。后端信號處理模塊利用回波信號計算出目標的距離、速度和角度等信息。毫米波雷達的定義毫米波雷達發(fā)展歷程毫米波雷達的技術參數(shù)（1）最大探測距離最大探測距離是指毫米波雷達所能檢測目標的最大距離，不同的毫米波雷達，最大探測距離是不同的。（2）距離分辨率距離分辨率表示距離方向分辨兩個目標的能力。（3）距離測量精度距離測量精度表示測量單目標的距離測量精度，取決于信噪比。（4）最大探測速度最大探測速度是指毫米波雷達能夠探測目標的最大速度。（5）速度分辨率速度分辨率表示速度維區(qū)分兩個同一位置的目標的能力。（6）速度測量精度速度測量精度表示測量單目標的速度測量精度，取決于信噪比。（7）視場角視場角分為水平視場角和垂直視場角，是指毫米波雷達能夠探測的角度范圍。（8）角度分辨率角度分辨率表示在角度維分離相同距離、速度目標的能力。雷達的角度分辨率一般較低，在實際情況下，由于距離、速度分辨率較高，因此目標般可以在距離和速度維區(qū)分開。（9）角度測量精度角度測量精度表示測量單目標的角度測量精度。單目標的角度變化時，可探測的最小絕對變化角度值。

按競爭格局來看，全球毫米波雷達市場由國外供應商主導，據(jù)統(tǒng)計：

博世、大陸、海拉、富士通天、電裝為全球前五的廠商，合計占據(jù)68%的份額。毫米波雷達的主流廠商序號公司頻段（GHz）產(chǎn)品進展1華域汽車24、7724GHz和77GHz均實現(xiàn)量產(chǎn)。2德賽西威24、7724GHZ已搭載小鵬、奇瑞等車型，77GHz獲得自主品牌訂單。3行易道77、79與韓國ERAE合作，獲得77GHz中程和77GHz近程毫米波雷達訂單。4森思泰克24、77、7977GHz毫米波雷達產(chǎn)品搭載一汽紅旗HS5上。5安智杰24、7777GHz毫米波雷達標配東風柳汽商用車，已大規(guī)模量產(chǎn)。國內毫米波雷達主要廠商產(chǎn)品線對比毫米波雷達是唯一具備“全天候全天時”工作能力的車載傳感器，是智能網(wǎng)聯(lián)汽車不可或缺的核心傳感器之一。毫米波雷達優(yōu)點：（1）響應速度快毫米波雷達的傳播速度與光速一樣，并且其調制簡單，配合高速信號處理系統(tǒng)，可以快速地測量出目標的角度、距離、速度等信息。毫米波雷達的優(yōu)點（2）探測距離遠毫米波雷達探測距離遠，最遠可達250m左右。毫米波雷達的優(yōu)點（3）適應能力強毫米波雷達具有很強的穿透能力，在雨、雪、大霧等惡劣天氣依然可以正常工作，而且不受顏色與溫度的影響。毫米波雷達的優(yōu)點（4）抗干擾能力強。毫米波雷達一般工作在高頻段，而周圍的噪聲和干擾處于中低頻區(qū)，基本上不會影響毫米波雷達的正常運行，因此，毫米波雷達具有抗低頻干擾特性。毫米波雷達的優(yōu)點（1）虛假報警毫米波雷達是利用目標對電磁波的反射來發(fā)現(xiàn)并測定目標位置，而充滿雜波的外部環(huán)境給毫米波雷達感知經(jīng)常帶來虛警問題。（2）盲區(qū)覆蓋區(qū)域呈扇形，有盲點區(qū)域。（3）交通標志無法識別交通標志和交通信號燈。（4）道路標志無法識別道路標線毫米波雷達的缺點2023感謝您的聆聽毫米波雷達的分類1.毫米波雷達按工作原理分類目錄CONTENTS2.毫米波雷達按探測距離分類3.毫米波雷達按頻段分類調頻式連續(xù)毫米波雷達毫米波雷達的分類毫米波雷達分類按工作原理按探測距離按頻段脈沖式毫米波雷達近距離(SRR)中距離(MRR)遠距離(LRR)24GHz77GHz79GHz24GHz近距離探測0-120米探測幅度寬體積較大識別精度高（cm級）77GHz中、遠距離探測可達280米探測幅度窄體積較小，便于安裝識別精度高（cm級）按工作原理分類工作方式脈沖體制（脈沖多普勒雷達）連續(xù)波體制CW恒頻連續(xù)波FSK頻移鍵控連續(xù)波FMCW調頻連續(xù)波特點近距離目標信息測量；技術較成熟；測量過程簡單，測量精度較高。可探測目標速度。可探測移動目標的位置與速度；探測時間短，精度高。能同時測出多個目標的距離和速度，可對目標連續(xù)跟蹤。敏感性高，錯誤報警率低；不易受外界電磁噪聲干擾；測量距離遠，分辨率高；所需發(fā)射功率低；成本較低；信號處理難易程度及實時性可達到系統(tǒng)要求。不足當目標近距離時，脈沖收發(fā)時間短,需采用高速信號處理技術,結構復雜，成本高；高分辨率需占用大帶寬。不能測量距離。不能同時測量多個目標。調頻連續(xù)波是連續(xù)發(fā)射調頻信號，測量距離、角度和速度等。相對其他電磁波雷達，調頻連續(xù)波雷達發(fā)射功率較低、成本低且信號處理相對簡單，被毫米波雷達廠商廣泛使用。按工作原理分類零差型FMCW調頻連續(xù)波LFMCW線性調頻連續(xù)波LFMCW線性步進調頻連續(xù)波相位噪聲性能較差，若收發(fā)天線共用還需要一個環(huán)行器，使得收發(fā)通道的隔離度變差，而且增加了成本。車載毫米波雷達最常用的工作模式探測精度高，調制方式相對簡單，后端處理相對復雜。FMCW與FSK模式聯(lián)合使用，大大提高探測精度、分辨率；對基準頻率源要求苛刻，增加了硬件設計難度，簡化了后端基帶數(shù)字信號處理。按工作原理分類按探測距離分類近距離（SRR）中距離（MRR）遠距離（LRR）分類LRR長距離雷達SRR/MRR短/中距離雷達覆蓋距離280m30/120m車速上限250km/h150km/h精度空間分辨率一般為0.5m近距離精確度可達cm級應用場景ACC自適應巡航即時監(jiān)測車輛周圍環(huán)境代表產(chǎn)品大陸

Bosch按頻段分類24GHz60GHz77GHz79GHz24GHz(2019年全球市占率54.35%)∶探測距離60m，主要應用于：BSD（盲點監(jiān)測）LCA（變道輔助）PA（泊車輔助）按頻段分類77GHz(2019年全球市占率45.52%)，探測距離100-250m，主要應用于：ACC（自適應巡航）AEB（自動緊急制動）FCW（前方碰撞預警）注：由于相對24GHz產(chǎn)品體積更小、識別率更高，77GHz雷達正逐步替代24GHz方案成為主流產(chǎn)品。按頻段分類79GHz(2019年全球市占率0.12%)，探測距離可達200米，具有高探測范圍和角度精度。主要應用于：BSW（盲區(qū)警告）LCA、FCTA（前方交叉路口警報）按頻段分類毫米波雷達的分類24GHz主要用于短距離（60m以內），短距離雷達被稱為SRR，77GHz主要用于長距離（150-250m），長距離雷達被稱為LRR，79GHz通常用于中短距離，被稱為MRR。毫米波雷達的分類為完全實現(xiàn)自動駕駛輔助系統(tǒng)的各項功能，一般需要配置“1長+4中短”一共5個毫米波雷達。2023感謝您的聆聽毫米波雷達的結構原理1.毫米波雷達的結構目錄CONTENTS2.毫米波雷達的工作路徑3.毫米波雷達的測量原理天線射頻組件信號處理模塊控制電路等構成其中天線和射頻組件是最核心的硬件部分。毫米波雷達的結構其中，天線板上從上至下分別是10根發(fā)射天線TX1，然后是2根發(fā)射天線TX2，最后是4根接收天線RX1至RX4。因為近處的視角（FOV）比較大，大概有90度，所以需要更多天線，而遠處的視角小，大概只有20度，所以兩根天線就夠了。毫米波雷達的結構雷達的收發(fā)芯片通常使用一種特殊的半導體，如硅鍺(SiCe)雙極晶體管、CMOS等。毫米波雷達的結構毫米波雷達的工作路徑毫米波雷達的測量原理（1）測距原理雷達調頻器通過天線發(fā)射毫米波信號，發(fā)射信號遇到目標后，經(jīng)目標的反射會產(chǎn)生回波信號，發(fā)射信號與回波信號相比形狀相同，時間上存在差值。發(fā)射信號與回波信號對比圖毫米波雷達的測量原理（1）測距原理發(fā)射信號與反射信號間的頻率差值直接取決于和目標之間的距離。距離越大，則發(fā)射信號接收的往返時間越長，并且發(fā)射頻率與接收頻率間的差值越大。應用FMCW調制的毫米波雷達測距示意圖毫米波雷達的測量原理（2）測速原理當目標與雷達信號發(fā)射源之間存在相對運動時，發(fā)射信號與回波信號之間除存在時間差外，頻率上還會產(chǎn)生多普勒位移。例如，當前方車輛快速行駛時，車距加大，由于多普勒效應，反射信號（ΔfD）的頻率將變小。這將導致上坡(Δf1)和下坡(Δf2)時的頻率產(chǎn)生差值。應用FMCW調制的毫米波雷達測速原理圖毫米波雷達的測量原理（2）測速原理毫米波雷達測量的距離和速度公式：式中：s為相對距離；u為相對速度；c為光速；f0為發(fā)射信號的中心頻率。毫米波雷達的測量原理（3）測量方位角原理方位角測量原理是通過發(fā)射天線TX向目標發(fā)射毫米波，兩個接收天線RX1和RX2接收目標反射信號。方位角αAZ是將毫米波雷達接收天線RX1和接收天線RX2之間的幾何距離d，以及兩根毫米波雷達天線所收到反射回波的相位差b，進行三角函數(shù)計算得到的值，可以據(jù)此知道被監(jiān)測目標的方位角。毫米波雷達測量方位角的原理圖毫米波雷達的測量原理2023感謝您的聆聽毫米波雷達的應用與發(fā)展1.毫米波雷達的應用目錄CONTENTS2.毫米波雷達的發(fā)展趨勢毫米波雷達的應用1、自適應巡航（a）確定與前車車距（b）確定前車速度（c）確定前車位置（d）確定調節(jié)車輛毫米波雷達的應用1、自適應巡航2.自動緊急制動系統(tǒng)AEB(AutonomousEmergencyBraking)AEB自動緊急剎車系統(tǒng)可對周圍路況進行精確感知評估，協(xié)助駕駛員進行制動，部分工況下，全面接管對車輛的控制。毫米波雷達的應用3、變道輔助系LCA(LaneChangeAssist)毫米波雷達的應用4.前方碰撞預警系統(tǒng)FCW(ForwardCollisionWarning)前方碰撞預警系統(tǒng)能夠通過雷達系統(tǒng)來時刻監(jiān)測前方車輛，判斷本車于前車之間的距離、方位及相對速度，當存在潛在碰撞危險時通過諸如儀表圖像、聲音及觸覺（短促制動）等形式對駕駛員進行預警。毫米波雷達的應用5、BSD盲點探測系統(tǒng)BSD——盲點探測（BlindSpotDetection）的簡稱BSW——盲點警示（blindspotwarning）的簡稱BSM——盲點監(jiān)視器（blindspotmonitor）的簡稱BLIS——盲點信息系統(tǒng)（BlindSpotInformationSystem）的簡稱毫米波雷達的應用中文名稱：并線輔助、盲區(qū)監(jiān)測、盲點偵測、盲點監(jiān)測5、BSD盲點探測系統(tǒng)BSD根據(jù)其對運動物體相對位置和車輛相對速度的判斷，在車輛盲區(qū)時，及時提醒駕駛人注意車道變換的風險。當有碰撞危險時，它會迅速通過聲音、燈光等發(fā)出提醒，以減少碰撞發(fā)生的概率。毫米波雷達的應用6、自動泊車系統(tǒng)APA（AutoParkingAsist）基于毫米波雷達的APA，由多個毫米波雷達傳感器和APA控制器組成，實現(xiàn)了探測距離更遠，探測精度更高，抗干擾能力更強的精準泊車系統(tǒng)。毫米波雷達的應用7、生命體征檢OMS/DMSOMS（車內人員監(jiān)控系統(tǒng)OccupancyMonitoringSystem），有效避免兒童、寵物被遺忘在車內，保障司乘安全，提高座艙的安全系數(shù)；

DMS（即駕駛員監(jiān)控系統(tǒng)DrivermonitoringSystem），為駕駛員提供實時心跳、呼吸的安全監(jiān)測，避免駕駛員因身體突發(fā)不適造成危險駕駛。

毫米波雷達的應用7、生命體征檢OMS/DMSOMS有效避免兒童、寵物被遺忘在車內，保障司乘安全，提高座艙的安全系數(shù)；DMS為駕駛員提供實時心跳、呼吸的安全監(jiān)測，避免駕駛員因身體突發(fā)不適造成危險駕駛能。毫米波雷達的應用AEB自動制動、FCW前向碰撞預警、LCA變道輔助、ACC自適應巡航、BSW盲區(qū)監(jiān)測等駕駛輔助功能在量產(chǎn)車型上不斷滲透覆蓋，逐漸成為中高端車型的標配。毫米波雷達的應用毫米波雷達的發(fā)展趨勢2022年CES展上，恩智浦宣布，與國內毫米波雷達合作伙伴為升科（CubTEK）首發(fā)亮相4D成像雷達，能夠提供類似圖像的感知能力和小于0.1度的角度分辨率，實現(xiàn)增強4D感知功能。相