智能網(wǎng)聯(lián)汽車中毫米波雷達(dá)的應(yīng)用研究分析

崔衛(wèi)星?尹忠?朱坤管?代曉林?王森林?石耀輝

摘 要：伴隨著國家經(jīng)濟(jì)發(fā)展和科學(xué)技術(shù)水平的提高，能夠充分彰顯出大國綜合實力的重要方式為掌握各種高尖端技術(shù)。因為科學(xué)技術(shù)是第一生產(chǎn)力，所以當(dāng)前在智能網(wǎng)聯(lián)汽車中應(yīng)用毫米波雷達(dá)技術(shù)已逐漸受到國家層面的重視。但是研究人員在深化探究過程中依然會在研究方向上產(chǎn)生困惑，因此所以文章通過簡述智能網(wǎng)聯(lián)汽車和毫米波雷達(dá)的基本概念，在詳細(xì)介紹當(dāng)前研發(fā)進(jìn)度和實際狀況的基礎(chǔ)上，根據(jù)不同方面的不足之處提供針對性指導(dǎo)意見，進(jìn)而確保二者在結(jié)合過程中不會產(chǎn)生狀況。

關(guān)鍵詞：智能網(wǎng)聯(lián)汽車 毫米波 雷達(dá)

1 引言

為使得汽車具有智能網(wǎng)聯(lián)功能，人們在優(yōu)化汽車功能中充分融合了網(wǎng)絡(luò)通信技術(shù)，并且在汽車中添加了例如傳感器等各種裝置，以確保當(dāng)汽車行駛在復(fù)雜的環(huán)境下能夠產(chǎn)生智能化指令，并通過實現(xiàn)一系列功能為乘客帶來舒適感。通過深入研究，技術(shù)人員發(fā)現(xiàn)在汽車系統(tǒng)中應(yīng)用毫米波雷達(dá)技術(shù)也能夠加強(qiáng)汽車智能化特點。

2 智能網(wǎng)聯(lián)汽車和毫米波雷達(dá)簡介

2.1 智能網(wǎng)聯(lián)汽車

智能網(wǎng)聯(lián)汽車基本概念為通過在汽車上安裝不同種類的傳感器和控制器，同時與網(wǎng)絡(luò)通信技術(shù)有效結(jié)合，從而達(dá)到汽車與外界事物和網(wǎng)絡(luò)云端互換信息的目的。通過加強(qiáng)在復(fù)雜行駛環(huán)境下的信息反饋并且做出智能化決策，進(jìn)而滿足智能化和安全化的基本需求，最終生產(chǎn)出具有智能化特點的網(wǎng)聯(lián)汽車。

車聯(lián)網(wǎng)概念為憑借先進(jìn)的通信技術(shù)，有效構(gòu)建汽車與外界事物和云端連接的網(wǎng)絡(luò)體系，在加強(qiáng)汽車自動化和智能化特點的基礎(chǔ)上，為乘客提供最佳體驗感受。而智能汽車基本概念為為了實現(xiàn)自動化駕駛目標(biāo)，在汽車內(nèi)部安裝先進(jìn)的電子控制系統(tǒng)，同時充分應(yīng)用人工智能、云計算以及大數(shù)據(jù)等先進(jìn)技術(shù)，最終加強(qiáng)汽車的智能化和多功能化特征。

2.2 毫米波雷達(dá)

毫米波雷達(dá)在研發(fā)初期階段被應(yīng)用在飛機(jī)和輪船導(dǎo)航方面，主要原因為毫米波雷達(dá)擁有高精度和高分辨率優(yōu)勢。在人們深入研究毫米波雷達(dá)技術(shù)過程中，可以初步實現(xiàn)將其應(yīng)用在汽車上的效果。毫米波雷達(dá)技術(shù)基本原理為借助天線發(fā)射電磁波，然后不間斷檢測經(jīng)過障礙物反射的電磁波，通過進(jìn)一步分析處理接收的雷達(dá)信號后測算出車輛與障礙物之間的距離，最終根據(jù)不同距離向汽車控制單元發(fā)送對應(yīng)指令。控制單元在收到信號之后，根據(jù)汽車行駛速度對制動系統(tǒng)發(fā)出制動信號，有效避免安全事故發(fā)生。事實上，智能網(wǎng)聯(lián)汽車由車聯(lián)網(wǎng)技術(shù)與智能汽車有效融合，主要技術(shù)為通過傳感裝置滿足汽車、外部因素和互聯(lián)網(wǎng)三者互換信息的需求。目前，毫米波雷達(dá)在汽車系統(tǒng)中普遍被應(yīng)用在感知目標(biāo)方向、探測車輛與前后障礙物之間的距離和速度方面，而且依然存在深入發(fā)展的空間[1]。

3 當(dāng)前智能網(wǎng)聯(lián)汽車發(fā)展趨勢和毫米波雷達(dá)技術(shù)研發(fā)狀況

3.1 智能網(wǎng)聯(lián)汽車發(fā)展方向

由于我國在智能網(wǎng)聯(lián)汽車方面依然處于發(fā)展初期，因此在所有關(guān)于智能網(wǎng)聯(lián)汽車方面的標(biāo)準(zhǔn)還依然存在許多缺陷，嚴(yán)重阻礙了智能網(wǎng)聯(lián)汽車發(fā)展的速度。為了防止安全事故發(fā)生，擁有自動駕駛功能的汽車在各方面都會受到控制。

在發(fā)展智能網(wǎng)聯(lián)汽車過程中，應(yīng)該全面跟隨國家在智能經(jīng)濟(jì)方面制定的戰(zhàn)略，加大與汽車相關(guān)的數(shù)據(jù)服務(wù)以及集成電路方面的扶持，進(jìn)而帶動經(jīng)濟(jì)發(fā)展。除此之外，智能化技術(shù)的主要優(yōu)勢不但在一定程度上改善了交通擁堵現(xiàn)象，還可以顯著減少城市環(huán)境污染，最終實現(xiàn)節(jié)能減排的基本目標(biāo)。

3.2 毫米波雷達(dá)應(yīng)用狀況

在智能網(wǎng)聯(lián)汽車中，毫米波雷達(dá)技術(shù)應(yīng)用通常被應(yīng)用在巡航和檢測與障礙物之間的距離方面。事實上，毫米波雷達(dá)技術(shù)依然未能在汽車行業(yè)中全面普及，具體原因為我國在應(yīng)用毫米波雷達(dá)中仍然處于探索階段，在發(fā)展速度方面遠(yuǎn)遠(yuǎn)落后于國外。與此同時，研究成果剛上市就要面對市場的考驗，并且專業(yè)人才和后備力量嚴(yán)重不足。滿足專業(yè)人才的基本標(biāo)準(zhǔn)為在雷達(dá)系統(tǒng)和毫米波頻方面擁有過硬的技術(shù)和豐富的知識儲備，但是符合基本條件的人才大多數(shù)在國外企業(yè)或部隊中。不但人才稀少，在毫米波雷達(dá)技術(shù)方面的水平依然存在差距，這導(dǎo)致大多數(shù)研發(fā)設(shè)備需要從國外進(jìn)口，使得成本投入遠(yuǎn)遠(yuǎn)高于預(yù)期。所有困難的疊加使得我國研發(fā)毫米波雷達(dá)技術(shù)的企業(yè)壓力驟增，在經(jīng)濟(jì)方面短時間內(nèi)還無法看到明顯收益[2]。

4 應(yīng)用毫米波雷達(dá)技術(shù)的優(yōu)勢以及存在的不足

4.1 二者結(jié)合的優(yōu)勢

網(wǎng)聯(lián)汽車擁有智能化功能的首要前提為結(jié)合例如紅外線以及激光等形式的傳感器，不同類型的傳感器擁有其獨特的優(yōu)勢。為確保智能網(wǎng)聯(lián)汽車可以準(zhǔn)確探測四周狀況，就需要將不同種類的傳感器合理搭配。通常情況下，車載毫米波雷達(dá)技術(shù)可以借助網(wǎng)絡(luò)將其探測周邊環(huán)境的結(jié)果與其他網(wǎng)聯(lián)車輛實現(xiàn)信息共享。

在智能網(wǎng)聯(lián)汽車發(fā)展過程中，傳感器還能夠放置在車聯(lián)網(wǎng)云端網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)中。網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)憑借雷達(dá)和傳感器，并通過實時確定汽車行駛軌跡和前方路況信息，為汽車制定最優(yōu)行駛路線。除此之外，毫米波雷達(dá)技術(shù)應(yīng)用在智能網(wǎng)聯(lián)汽車中可以準(zhǔn)確判斷遠(yuǎn)處物體形狀和距離，而且完全不會受到極端天氣的影響。

4.2 在發(fā)展過程中容易在戰(zhàn)略方面產(chǎn)生迷失

當(dāng)發(fā)展智能網(wǎng)聯(lián)汽車行業(yè)時，國家一定對產(chǎn)業(yè)未來發(fā)展方向進(jìn)行合理規(guī)劃。但是事實上，國家并未制定有關(guān)發(fā)展規(guī)劃。根據(jù)目前智能網(wǎng)聯(lián)汽車發(fā)展的現(xiàn)狀，即使有關(guān)部門在政策方面加強(qiáng)管控并提出未來幾年內(nèi)發(fā)展規(guī)劃，在技術(shù)方面依然會于國外產(chǎn)生較大差距，導(dǎo)致產(chǎn)業(yè)在發(fā)展過程中不得不根據(jù)實際情況重新制定戰(zhàn)略。由于當(dāng)前發(fā)展在信息掌握方面出現(xiàn)偏差，無法有效為智能網(wǎng)聯(lián)汽車產(chǎn)業(yè)發(fā)展制定針對性規(guī)劃，很有可能在初期布局方面已經(jīng)發(fā)生了失誤，所以需要重點加強(qiáng)在技術(shù)方面的革新，確保整個行業(yè)朝向正確的方向發(fā)展[3]。

4.3 相關(guān)政策和標(biāo)準(zhǔn)體系存在缺陷

在發(fā)展智能網(wǎng)聯(lián)汽車行業(yè)中，通過制定針對性的政策可在一定程度上促進(jìn)行業(yè)發(fā)展，同時拉近與其他發(fā)達(dá)國家地區(qū)之間的差距。但是我國智能網(wǎng)聯(lián)汽車產(chǎn)業(yè)存在的明顯缺陷為嚴(yán)重缺少專業(yè)技術(shù)人員，導(dǎo)致技術(shù)發(fā)展進(jìn)度無法有效匹配到政策，從而使得政策的利用率非常低，最終限制汽車產(chǎn)業(yè)的發(fā)展進(jìn)度。

目前行業(yè)現(xiàn)狀為智能網(wǎng)聯(lián)汽車在發(fā)展時沒有建立符合基本發(fā)展條件的體系，根本原因在于技術(shù)應(yīng)用方面仍然存在缺陷。整個行業(yè)只有制定合理有效的標(biāo)準(zhǔn)體系才能夠促使智能網(wǎng)聯(lián)汽車產(chǎn)業(yè)更加規(guī)范。

5 在智能網(wǎng)聯(lián)汽車中結(jié)合毫米波雷達(dá)技術(shù)的有效措施

5.1 成立車載毫米波雷達(dá)評價體系和數(shù)據(jù)庫

車載毫米波雷達(dá)是輔助駕駛系統(tǒng)中最關(guān)鍵的結(jié)構(gòu)，完善的功能為智能汽車穩(wěn)定工作提供充分保障，所以在構(gòu)建對應(yīng)評價標(biāo)準(zhǔn)和體系時需要全面檢驗毫米波雷達(dá)在抗干擾能力和可靠性等方面功能，進(jìn)而保證符合智能網(wǎng)聯(lián)汽車應(yīng)用條件。

在全面探究雷達(dá)工作原理、應(yīng)用場景和關(guān)鍵技術(shù)指標(biāo)等方面基礎(chǔ)上，以雷達(dá)基本功能和使用安全性等方面構(gòu)建完善的評價體系，在提供標(biāo)準(zhǔn)型號雷達(dá)數(shù)據(jù)的同時促進(jìn)行業(yè)健康發(fā)展。當(dāng)相關(guān)體系搭建完畢后，還應(yīng)成立與測試數(shù)據(jù)有關(guān)的數(shù)據(jù)庫，將所有測評過程中產(chǎn)生的數(shù)據(jù)保存在數(shù)據(jù)庫中，從而為企業(yè)改善技術(shù)提供實踐參考[4]。

5.2 開發(fā)全新的技術(shù)

在智能網(wǎng)聯(lián)汽車產(chǎn)業(yè)發(fā)展階段，需要全面歸納汽車產(chǎn)業(yè)資源，從而加快研發(fā)核心技術(shù)的進(jìn)度，同時可將核心技術(shù)直接應(yīng)用在例如傳感器、高精準(zhǔn)度地圖以及云端網(wǎng)絡(luò)等方面。關(guān)于加強(qiáng)研發(fā)V2X技術(shù)方面，提高承載傳感器感應(yīng)能力和改善車身對外部狀況的感知程度是首要任務(wù)，因此可以通過應(yīng)用網(wǎng)絡(luò)云端，詳細(xì)了解車輛所有信息，同時根據(jù)汽車在行駛過程中的實時路況信息制定最佳方案，從而強(qiáng)化導(dǎo)航精準(zhǔn)程度。在規(guī)劃過程中需要詳細(xì)解析周圍存在的障礙物，進(jìn)而顯著減少在安全性能方面的風(fēng)險。通過先進(jìn)的雷達(dá)探測技術(shù)準(zhǔn)確預(yù)判汽車的行駛速度以及與障礙物之間的距離，最終完善先進(jìn)技術(shù)的效果。

6 結(jié)語

綜上所述，由于社會進(jìn)步以及國家經(jīng)濟(jì)水平不斷提高，并且國家始終秉承著科技興國的強(qiáng)國戰(zhàn)略，因此國家在科學(xué)技術(shù)發(fā)展方面的重視程度正越來越高。在智能網(wǎng)聯(lián)汽車方面，車載毫米波雷達(dá)技術(shù)經(jīng)過一段時間的發(fā)展已經(jīng)產(chǎn)生明顯的成效。但是通過與國外標(biāo)準(zhǔn)技術(shù)比較，我國研發(fā)的技術(shù)在許多方面依然存在缺陷，所以技術(shù)人員需要深入探究毫米波雷達(dá)技術(shù)在智能網(wǎng)聯(lián)汽車行業(yè)中的應(yīng)用。

2021年大學(xué)生創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)訓(xùn)練計劃項目：智慧高速測距超聲波雷達(dá)，編號202113627008。

參考文獻(xiàn)：

[1]李洪慶，徐婷，寧立進(jìn).智能網(wǎng)聯(lián)汽車行業(yè)發(fā)展現(xiàn)狀及趨勢[J].摩托車技術(shù)，2019，326（04）：46-49.

[2]李曉東，李洪慶，張敏.智能網(wǎng)聯(lián)汽車產(chǎn)業(yè)鏈研究[J].摩托車技術(shù)，2019（9）：37-40.

[3]袁帥.毫米波雷達(dá)在智能網(wǎng)聯(lián)汽車中的應(yīng)用[J].信息技術(shù)與標(biāo)準(zhǔn)化，2018，000（001）：62-64.

[4]黃智勇.基于毫米波雷達(dá)的汽車自動避障控制系統(tǒng)研究[J].佳木斯大學(xué)學(xué)報（自然科學(xué)版），2019，37（004）：580-584.