77GHz車載雷達系統防干擾技術及專利申請分布研究

賀利良

摘 要 77GHz車載雷達系統是智能汽車領域中的研究新熱點，依據對專利申請的數據庫，通過對申請人，技術分布，國別等的分析，對該技術領域的發展路徑及重要的申請人等做了標注，便于技術研發人員追蹤77GHz車載雷達系統技術的最新進展。

關鍵詞 77GHz；防干擾；專利申請

1 77GHz毫米波的應用場景

2015年世界無線電通信大會將77.5-78GHZ的頻段劃分給無線定位，從而使得76-81GHZ的整個頻段可以使用在車載雷達當中。早期的24GHz毫米波主要應用于中短距離探測，用于實現盲點探測比如大家熟悉的倒車雷達，防碰撞雷達等。77GHz毫米波的檢測精度相較于24GHz毫米波要高，在對于精度要求較高的自動駕駛領域77GHz毫米波具有一定的優勢，目前而言，其主要應用于自動巡航控制ACC（Automatic Cruise Control）；輔助性地應用于變更車道等。裝載有77GHz車載雷達系統的汽車在自動巡航時，對車載雷達系統的干擾將會影響對物品識別的準確性，從而危及用戶的安全。在智能駕駛技術成為新興的熱點時，為保障用戶的安全，促進智能駕駛技術的商用普及，對77GHz車載雷達系統防干擾的研究，也已受到汽車行業的關注。

2 干擾的來源

77GHz車載雷達系統的干擾來源，簡單而言，大體可分為兩類：來自自身車載系統的干擾，來自外在車載系統的干擾。就自身車載系統而言，主要是單個系統之間的對于外在噪音的抑制，就外在車載系統干擾而言，則可粗分為，同向行駛車輛雷達信號的干擾，相向車輛之間的干擾；采用不同規制的車載雷達系統之間的干擾。就外在車載系統的干擾而言，目前市場上，77GHz車載雷達系統實現自動巡航的情形未大量應用，道路上與其他車輛的雷達系統之間的干擾相對而言要少一些；但在可預知的未來，智能巡航輔助駕駛技術在商業領域的應用是可預期的，因此，在研究自身車載系統的干擾的同時，兼顧抑制不同車載系統之間的信號干擾實屬必要。

3 如何克服干擾

目前克服干擾處理主要集中在信號的產生，傳輸，接收處理三個階段[1-3]。在信號的產生階段對信號源進行設計，信號源的設計則涉及芯片和信號波形兩個方面；在傳輸階段，對信號做處理，提高所傳輸信號本身的抗干擾能力，對整個雷達系統的構建予以設置，減少自身的噪音干擾；在信號接收處理階段，提高信號處理算法的速度和模式判別的精度。車載環境下77GHz車載雷達系統抗干擾的設計，還需要考慮到小巧，靈便，功耗小的因素。車載環境信號的傳輸模型也需重新建立。

目前主要的防干擾技術有：

（1）信號波形的生成技術。信號波形的生成技術，存在兩個技術點，一個是本身理論上信號源的波形具有很好的抗干擾性能，其次是生成信號源的器件，本身系統具有低噪聲的特點能提供高頻的波形。

（2）相控雷達技術。 通過相控雷達自身抗干擾能力強的特點，來跟蹤信號，同時借助于MIMO多天線技術對多目標，多角度進行追蹤識別。

（3）信號處理技術。改進信號處理算法，提高接收信號的處理速度和正確率，減少虛警。

4 國內外專利申請狀況及技術分布

國內對77GHz毫米波的研究起步較晚，對于77GHz毫米波在車載系統中的應用，通過對專利申請篩選并分析，可知：國內的理論研究大體是在2005年之后，而實際商業應用則是在2010年之后；對于國外而言，理論和應用研究較早，從目前的專利數據分析來看，早在2000年左右，德、美等國的公司在這方面已經開始研發和專利申請比如博世，奔馳等，日本早期的頻率主要集中在24GHz，60GHz等，目前也已投入到了77GHz中。

從國內外的申請人來看，國內外對此都很重視，無論是芯片的研發還是實際的商業應用，如博世、德爾福、雷神、谷歌、高通、三菱等公司也在這方面有專利申請。國內公司在新興互聯網企業的帶動之下，專利申請的主體也較多，院所申請人主要有東南大學，北京理工大學，中國科學技術研究院，吉林大學，國防科技大學等，企業申請人主要有沈陽承泰科技有限公司、北汽、隼眼科技、行易道等。

從國內外的申請量來看，國內的申請人在該專利技術方面的研究起步較晚。2010之前的申請人主要集中在科研院所，科研院所出于研究的需要，有少量的專利申請積累，而企業的申請基本處于一個緩慢的狀態，但在2011-2015年間，國內的申請量明顯增多，這一趨勢和國外的申請量趨勢相同，反映出該技術領域已成為一個熱點。

從國內外的技術分布來看，國內的申請人主要集中在高校科研院所身上，研究點比較分散化，多偏產品應用，國內申請人對通過毫米波的具體信號波形生成來防干擾的研究不多，更多的是集中在了對于信號濾波的處理算法上，且實用新型類申請比較多。反觀國外專利申請人，傳統的強勢企業博世等，技術點比較全面，專利申請涉及從信號波形的構造到傳輸和系統集成等；專利申請涉及信號源芯片的企業有英飛凌、飛思卡爾等公司，關注77GHz毫米波系統應用的公司有：電裝株式會社，德爾福，三菱等。

5 展望和建議

國內對77GHz毫米雷達波防干擾的研究比較晚，基于國外申請人對77GHz毫米雷達波信號源芯片的專利布局已具有很強的優勢，因此國內的企業要想在硬件上超越有難度，就目前的形勢而言，可側重于應用方面的研究。現有的智能駕駛領域并未完全投入到商用階段，因此現有的車輛之間的同信源干擾的問題在專利申請中未得到重點關注，因此可適當加大該領域的超前專利申請布局。其次，現有的信號波形集中在了三角波、鋸齒波上，對于信號源的產生波形進行改進以抑制干擾，在該技術點的申請量并不多，未來或許會成為專利申請的熱點。再者，未來智能汽車大幅度應用，多目標觀測和處理將成為現實，勢必涉及MIMO多天線處理技術，因此相控雷達領域的中多MIMO多目標追蹤技術與77GHz毫米波車載信號的融合，也可能會受到關注。

參考文獻

[1] 徐俊.77GHz汽車防撞雷達系統一些關鍵技術研究[D].南京：東南大學，2015.

[2] 馬玉貞.基于嵌入式系統的防撞雷達抗干擾信號研究[D].太原：中北大學，2015.

[3] 師琳，劉光斌，代延民.車載雷達干擾發展趨勢淺析[J].電光與控制，2004，11（3）：65-68.