車載雷達應用及頻率劃分現狀

房 驥，楊 淵，劉瑞婷，彭 瀟，劉曉勇

（國家無線電監測中心檢測中心，北京 100041）

車載雷達應用及頻率劃分現狀

房 驥，楊 淵，劉瑞婷，彭 瀟，劉曉勇

（國家無線電監測中心檢測中心，北京 100041）

利用雷達技術提高汽車的主動安全性能已成為當今汽車制造業的趨勢，本文介紹了目前使用的車載雷達的分類及應用；根據車載雷達使用的不同頻率，進一步介紹了24GHz、77GHz和79GHz頻段車載雷達在世界不同國家的頻譜劃分及未來規劃情況；最后介紹了我國汽車雷達產業的發展現狀及面臨的挑戰。

無線電；頻率；雷達；毫米波

1 引言

為了減少由于交通事故引發的人員傷亡，利用雷達技術提高汽車的主動安全性能已成為當今汽車制造業努力的方向。基于雷達技術的前向碰撞報警系統、前向主動防撞系統、自適應巡航控制系統不斷成熟，并在逐步應用。

2 車載雷達分類

目前車載雷達主要包括超聲波雷達、激光雷達和毫米波雷達。不同雷達的原理不盡相同，性能特點也各有優勢，可實現不同的功能。

2.1 超聲波雷達

超聲波雷達是利用傳感器內的超聲波發生器產生 40kHz的超聲波，再由接收探頭接收經障礙物反射回來的超聲波，根據超聲波反射接收的時間差計算與障礙物之間的距離。超聲波雷達成本較低，但探測距離相對較短，只有幾米，通常用于泊車系統中，且超聲波雷達會受限天氣條件。

2.2 激光雷達

激光雷達通過向目標發射激光束，將接收到的從目標反射回來的信號與發射信號進行比較，作適當處理后獲得目標的有關信息，如目標距離、方位、高度、速度、姿態、甚至形狀等參數，從而實現對目標的探測、跟蹤和識別。激光雷達具有分辨率高、精度高、抗有源干擾能力強等優點，通常其測距精度可達幾個厘米。主要應用于無人駕駛系統，例如：谷歌無人車、百度無人車都采用了激光雷達。激光雷達也會受天氣影響，在大雪、霧、霾時功能會受限，且價格昂貴。

2.3 毫米波雷達

毫米波雷達指工作在毫米波波段的雷達，其頻率范圍通常在30GHz-300GHz，波長從1cm到1mm。毫米波雷達探測距離較長，可達200多米，可以對目標的距離、速度以及方位進行測量。毫米波雷達具有穿透力強、分辨率高等特點，可穿透雨、霧、霾、煙、塵對物體進行探測，不受光線影響，可在全黑環境下工作。

由此可以看出，超聲波雷達探測距離相對較短，主要應用于汽車倒車控制系統。激光雷達探測距離遠、精度高，但容易受雨、雪、霧等不良天氣的影響。毫米波雷達探測距離遠、分辨率高、運行可靠，測量性能受天氣等因素的影響較小，主要應用于高級輔助駕駛系統。

3 車載雷達應用

3.1 根據探測距離分類

根據車載雷達的有效探測距離，可以將車載波雷達分為長距雷達（LRR）和中距雷達（MRR）和短距雷達（SRR）。

長距離雷達最遠探測距離為250米，探測角度為18°，應用于自適應控制、緊急制動和碰撞避免等。中距離雷達最遠探測距離為120米，探測角度為90°，主要用于盲點檢測、變道輔助等。短距離雷達最遠探測距離為40米，探測角度為110°，主要用于泊車輔助、碰撞預警等。

3.2 根據使用頻率分類

根據車載雷達使用的頻率范圍，可將車載雷達分為：24GHz窄帶雷達（24.00-24.25GHz）、24GHz超寬帶雷達（24.25-24.65GHz）、77GHz雷達（76-77GHz）和79GHz雷達（77-81GHz），使用不同頻率的雷達占用帶寬不同，探測性能也不同，具體性能指標見表1。其中24GHz雷達主要用于短中距離，通常安置在車后方，可探測車身周圍環境（行人、車輛等）、盲點，實現泊車輔助、變道輔助等功能。77GHz雷達用于中長距離測量，通常安置在車前方，實現自動跟車、自適應巡航、緊急制動等功能。79GHz雷達主要用于短距離，用于探測、區分近距離物體，可區分人與車。

表1 不同頻率車載雷達性能參數

3.3 根據雷達安裝位置分類

根據雷達在車上的安裝位置，可分為前向雷達、后向雷達和測向雷達。前向雷達使用長距雷達和短距雷達，實現自適應巡航、碰撞預警、緊急制動等功能。后向雷達使用中短距雷達，實現后方碰撞預警、倒車碰撞預警、變道輔助等功能。測向雷達使用中短距雷達，實現盲點檢測、變道輔助、開門報警、自動泊車等功能。

4 全球車載雷達頻率劃分使用情況

在無線電業務分類中，車載雷達被劃入了無線電定位業務的范疇。

4.1 24GHz頻段

應用于車載雷達的24GHz頻段包含24GHz ISM頻段（24.00-24.25GHz）和24GHz UWB頻段，各國使用的24GHz UWB頻段不盡相同。

歐洲24GHz UWB雷達工作在21.65-26.65GHz和24.25-26.65GHz頻段。由于工作在24GHz的其他應用可能受到來自24GHz汽車雷達的干擾，為了減少汽車雷達對其他業務的干擾，歐盟限制了24GHz車用毫米波雷達發射功率，僅用于短距離雷達。在2005年1月，歐洲委員會ECC/DEC/(04)03決議決定21.65-26.65GHz頻段在2013年7月1日停止使用，24.25-26.65GHz頻段于2022年1月1日停止使用。所有新生產的24GHz寬帶短距離車載雷達將轉移至79GHz，逐漸將車載雷達的使用頻率 24GHz頻段調整到 79GHz 頻段，但已安裝在汽車上的24GHz雷達可在其生命周期內繼續使用。

美國24GHz UWB雷達工作在22.00-29.00GHz和23.12-29GHz頻段。美國近期宣布計劃停止使用24GHz UWB頻段。

我國于2012年發布《工業和信息化部發布24GHz頻段短距離車載雷達設備使用頻率規劃》（工信部無〔2012〕548號），將24.25-26.65GHz頻段規劃用于24GHz短距離車載雷達。為推進我國5G系統發展與實施，2017年6月工業和信息化部公開征求將24.75-27.5GHz作為5G毫米波頻段的意見[2]。根據國際對于24GHz UWB頻段的使用計劃，預計未來我國會對車載24GHz UWB頻段進行重新規劃。

4.2 77GHz頻段

應用于車載雷達的77GHz頻段為76-77GHz。

歐盟1992 年 10 月通過了針對道路安全的 ERC/DEC/(92)02 決議，將76-77GHz分配給汽車雷達使用，并于1998 年 6 月發布了 76GHz-77GHz 短距離雷達設備技術指標和測試方法及應用，包含汽車巡航控制系統，碰撞預警系統，防撞系統等規定。

美國2012年將76-77GHz頻段劃分給雷達使用。在2017年6月之前，76-77GHz汽車雷達被作為FCC 47 Part 15設備管理。2017年6月，美國更新了法案，將76-77GHz頻段汽車雷達設備作為FCC 47 Part 95設備管理。

我國2005年發布了《微功率（短距離）無線電設備的技術要求》，將76-77GHz頻段規劃給了車輛測距雷達使用，并將其定義為免執照的微功率應用。

4.3 79GHz頻段

應用于車載雷達的79GHz頻段為77-81GHz，用于實現高精度短距離雷達應用。在世界無線電大會WRC-15之前，車載雷達尚沒有全球統一的頻率劃分，77.5-78GHz頻段并沒有被分配給無線電定位業務。工作在77-81GHz的汽車雷達僅被視為某種設備，屬于次要業務，須接受來自其他業務的干擾并且不能對其他業務造成干擾。WRC-15期間，1.18議題確定將77.5-78GHz頻段被分配給無線定位業務，至此77-81GHz頻段被全球統一劃分為無線電定位業務，可用于汽車雷達，并且在76-81GHz之間的汽車雷達被定為主要業務。

歐盟CEPT認為77-81GHz頻段是惟一可以作為全球車載雷達的頻段，在2004年根據DEC 2004/545/EC決議將77-81GHz分配給汽車雷達使用。

美國于2017年6月將77-81GHz頻段劃分給汽車雷達業務，并將76-77GHz頻段和77-81GHz頻段汽車雷達設備統一歸屬為FCC 47 Part 95設備管理。

俄羅斯國家無線電頻率委員會在2010年10月將76-77GHz和77-81GHz頻段分配給汽車短距離雷達使用。

新加坡在2011年修訂了短距離超寬帶標準，允許汽車雷達工作在77-81GHz頻段，相關技術標準須遵循歐洲相關標準。

日本在2017年1月將77-81GHz頻段劃分給汽車安全應用，相關標準為ARIB STD-T111。

香港在2017年1月將77-81GHz頻段劃分給汽車雷達系統。

此外，韓國、澳大利亞等國也在考慮將77-81GHz頻段分配給汽車雷達業務使用。

中國工業和信息化部2016年11月發布《關于同意車載信息服務產業應用聯盟開展智能交通無線電技術頻率研究試驗的批復》（工信部無函〔2016〕450號），在安徽省合肥市、遼寧省大連市、江蘇省泰州市、四川省綿陽市四個試點城市開展77-81GHz毫米波雷達無線電頻率技術研究試驗工作[3]。

5 汽車雷達產業發展情況

目前，知名汽車雷達廠商主要為以下 4 家（簡稱 ABCD）：

A：Autoliv（瑞典·奧托立夫）以 24G 毫米波雷達產品為主，是戴姆勒集團 24G 毫米波雷達的主要供應商。

B：Bosch （德國·博世）全球最大的一級供應商，以 77G 毫米波雷達產品為主，已在多款車型上廣泛應用。

C：Continental（德國·大陸集團）24G和77G 產品均有，是戴姆勒集團 77G 毫米波雷達的主要供應商。

D：Delphi（美國·德爾福）以 77G 產品為主，其成本較高。

對于車載雷達來說，前端單片微波集成電路是毫米波雷達的關鍵部件，然而這項技術主要被國外零部件巨頭壟斷，國內在此領域尚處于起步階段。此外，汽車零部件巨頭對車載雷達的掌控除了硬件工藝本身之外，對于后端雷達信號的處理、決策及與整車控制系統之間的聯動是其核心競爭力，國內車載雷達與車輛控制系統之間無法順暢連接，造成國產車載雷達產業發展緩慢。近幾年，我國涌現出一批從事車載雷達研究與生產的創業公司，經過不懈努力，24GHz和77GHz 車載雷達技術已獲得突破，已實現量產，并得到廣泛應用。對于79GHz雷達產品的研制由于受到國外的技術封鎖，目前大多還處于研發試驗階段。預計隨著智能汽車行業的快速發展及國際79GHz頻段的開放，未來對79GHz頻段車載雷達有大量的需求，我國79GHz車載雷達產業將迅速發展，與國外車載雷達企業之間的差距將進一步縮小，最終將實現車載雷達國產化。

6 結束語

利用雷達技術提高汽車的主動安全性能已成為當今汽車制造業的趨勢，目前車載雷達主要使用24GHz、77GHz和79GHz頻段，綜合車載雷達應用需求和發展趨勢，79GHz頻段將是未來車載雷達主要使用頻段。目前，國際電聯已將76-81GHz頻段作為全球統一頻率開放給汽車雷達業務，部分國家相繼開放了79GHz頻段。從全球來車載雷達產業發展來看，未來車載雷達將主要集中在76-81GHz，實現高精度定位及目標探測、追蹤，為實現自動駕駛提供基礎。我國汽車雷達產業尚處于起步階段，與國外巨頭還有一定差距，但發展迅速，未來在79GHz車載雷達產業有希望實現彎道超車，實現車載雷達國產化與自主化。

[1] 世界衛生組織．2011-2020道路安全行動十年全球計劃[EB/OL]．“http://www.who.int/roadsafety/decade_of_action/plan/plan_ch.pdf?ua=1”.

[2] 工業和信息化部．公開征集在毫米波頻段規劃第五代國際移動通信系統（5G）使用頻率的意見[EB/OL]．“http://www.miit.gov.cn/n1146285/n1146352/n3054355/n3057735/n3057748/n3057749/c5676741/content.html”

[3] 車載信息服務產業應用聯盟．中國77-81GHz車用雷達無線電研究試驗正式啟動[EB/OL]．“http://www.tiaa.org.cn/xq.aspx?NewsID=523&typeid=2”

Application and Frequency Division of Vehicle Radar

Fang Ji, Yang Yuan, Liu Ruiting, Peng Xiao, Liu Xiaoyong
(The State Radio Monitoring Center Testing Center, Beijing, 100041)

The use of radar technology to improve the vehicle's active safety performance has become the trend of the automobile manufacturing industry. This paper introduces the classification and application of vehicle radar. Further, introduce the spectrum allocation and future planning of 24GHz, 77GHz and 79GHz frequency bands. Finally, introduce the development and challenges of China's vehicle radar industry status.

Wireless; Frequency; Radar; Millimeter wave

10.3969/J.ISSN.1672-7274.2017.12.016

TN92文獻標示碼：A

1672-7274（2017）12-0047-04

房 驥，男，漢族，1984年生，博士，國家無線電監測中心檢測中心工程師，主要研究方向為無線通信、軟件無線電、干擾共存、智能交通、無線電檢測。