淺談智能網聯系統中77GHz毫米波雷達的應用

孫美玲　熊毅

【摘 要】智能網聯汽車是新時代科技高速發展的產物，ADAS系統是智能網聯汽車中至關重要的一部分。本文通過分析ADAS系統各類傳感器的優缺點，得出毫米波雷達具有穿透性強、全天候工作、不受天氣影響等優點。詳細介紹了毫米波雷達的工作原理，分析對比了77GHz與24GHz毫米波雷達，最后展望了77GHz毫米波雷達的發展前景及在智能網聯汽車中的應用。

【關鍵字】智能網聯;ADAS;77GHz毫米波雷達

中圖分類號： U463.67文獻標識碼： A文章編號： 2095-2457（2019）27-0031-002

DOI：10.19694/j.cnki.issn2095-2457.2019.27.014

【Abstract】Intelligent & Connected Vehicle （ICV） is the product of the rapid development of science and technology in the new era. Advanced Driver Assistance System（ADAS） system is an important part of the ICV.Through analyzing the advantages and disadvantages of various sensors in the ADAS system， It is concluded that millimeter-wave radar has the advantages of strong penetration， all-weather work， and no weather influence.Detailed description of the working principle of millimeter wave radar，Analysis and comparison of the advantages and disadvantages of 77GHz and 24GHz millimeter wave radar.Finally， Looking forward to the development of 77GHz millimeter wave radar and its application in ICV.

【Key words】ICV; ADAS; 77GHz Millimeter Wave Radar

0 引言

隨著社會的進步，人們生活水平的提高，人們對汽車的舒適性、安全性要求越來越高，而智能化、網聯化已是汽車未來發展的重要方向。智能網聯汽車（Intelligent & Connected Vehicle， ICV）是指搭載先進的車載傳感器、控制器、執行器等裝置，并融合現代通信與網絡技術，具備復雜環境感知、智能決策、協同控制和執行等功能，使車輛與外部節點間實現信息共享與控制協同，進而實現“零傷亡、零擁堵”， 實現安全、舒適、高效行駛，并最終可替代人來操作的新一代汽車[1]。

工業和信息化部、國家標準化管理委員會聯合組織制定《國家車聯網產業標準體系建設指南》，其初級階段主要目標就是，解決以駕駛安全為重點，完成一批車輛主動安全及輔助駕駛相關標準體系的建設[2]。可見，在實現智能網聯的過程中，高級駕駛輔助系統 （Advanced Driver Assistance System，ADAS）是至關重要的一部分。

1 ADAS系統概述

ADAS是利用裝在車上的各種傳感器，在汽車行駛過程中隨時來感應周圍的環境，收集環境、路況等各種數據，進行靜目標、動目標辨識、追蹤等功能，進而能夠讓駕駛者在最快時間內獲知潛在的危險，并主動或系統自動采取相關規避措施來消除潛在危險，達到安全駕駛的目的。因此，各種各樣的感應器如毫米波雷達、激光雷達、視頻傳感器等是ADAS的關鍵。

毫米波雷達相比于其他的傳感方式，有其獨特的特性，其可精確地完成對目標物體距離、速度、角度等關鍵信息的測量[3]。具有目標探測距離遠、分辨率高、測距精度高、目標更新頻率高、環境魯棒性好、探測性能穩定，不受被測物體表面形狀和顏色等影響[4]。與激光、紅外、攝像頭等光學傳感器相比，具有穿透雨、霧、煙、灰塵的能力強，不受光照條件影響，可全天時、全天候工作等優點[5]。另外，毫米波雷達的抗干擾能力也優于其它傳感器。目前，毫米波雷達已普遍裝備于高、中端轎車上，具有非常廣闊的市場前景[3]。

2 毫米波雷達工作原理

毫米波雷達通過微帶陣列天線向外發射毫米波（即調頻連續波），接收目標反射信號，處理后獲取汽車車身周圍的物理環境信息（如汽車與目標之間的相對距離、相對速度、方位角度等），判斷其危險性，并根據危險等級提醒或協助駕駛員做出報警、減速和制動等相對應的措施，主動的避免危險路況，減少事故的發生[5]。

系統結構框圖如圖1所示，包括射頻前端、中頻處理模塊，雷達基帶處理三個主要部分。射頻前端發射的調頻連續波信號經過三角波頻率調制，三角波是通過數模轉換器產生的，壓控振蕩器（VCO）在三角波調頻信號作用下，產生調頻連續波射頻信號，經過發射天線發射出去;發射信號遇到目標后被反射回來，反射信號經過接收天線進入混頻器，與本振信號進行差頻后輸出一個中頻信號，中頻信號夾雜著雜波信號以及三角波泄露信號，經過中頻信號處理電路進行濾波放大，再經過模數轉換器（ADC）將中頻數字信號送給基帶信號處理電路，經過數字信號處理后得出中頻信息，進而根據理論公式計算出目標距離、位置、速度等信息，實現目標識別、跟蹤，最后實現預報警顯示功能。

3 24GHz和77GHz毫米波雷達對比