新能源乘用車輔助駕駛角雷達設計方案研究

【摘" 要】隨著新能源乘用車在全球范圍內的快速發展，角雷達作為高階輔助駕駛的關鍵零部件越來越受到重視，其應用也越來越廣泛。文章介紹車用角雷達的工作原理和功用，列舉角雷達整車應用的主要技術要求，提出可行的角雷達設計方案仿真分析和實車功能驗證方法，對于廣大用戶、專家學者、教師、學生、設計師等了解新能源乘用車角雷達以及更好地應用角雷達具有重要的參考意義。

【關鍵詞】新能源；乘用車；輔助駕駛；角雷達

中圖分類號：U463.675" " 文獻標識碼：A" " 文章編號：1003-8639（ 2024 ）03-0022-03

Research on the Design Scheme of Corner Radar of Driving Assistance for New Energy Passenger Car

ZHOU Xia，WU Xuezhen，WANG Xiongbo，PAN Chang

（Chongqing LIvan Automotive Research Institute Co.，Ltd.，Chongqing 401147，China）

【Abstract】With the rapid development of new energy passenger vehicles worldwide，corner radar，as a key component of high-order driving assistance，is receiving increasing attention and its application is becoming more and more widespread. This article introduces the working principle and function of automotive corner radar，lists the main technical requirements for the application of corner radar in the whole vehicle，and proposes feasible simulation analysis and actual vehicle function verification methods for corner radar design. This has important reference significance for users，experts，scholars，teachers，students，designers，etc. to understand new energy passenger vehicle corner radar and better apply corner radar.

【Key words】new energy；passenger cars；driving assistance；corner radar

作者簡介

周俠，高級工程師，碩士，從事新能源整車設計工作。

當前輔助駕駛功能是新能源汽車區別于傳統汽車的一個重要特點，匯集了最新的科技，體現了新能源汽車的智能化和科技感，而角雷達作為輔助駕駛功能中的關鍵零部件，在新能源汽車產品中的應用也越來越廣泛。本文通過角雷達的基本工作原理、功能、方案設計要求、方案仿真分析及實車功能驗證等方面，結合實際項目經驗，對角雷達的設計方案進行研究。

1" 角雷達介紹

角雷達是一種毫米波雷達，能實現一定范圍內毫米波束的掃描（光學包絡FOV），汽車用毫米波雷達傳感器因其具備測速準確、測量距離遠、環境適應能力強的優點而被廣泛研究和應用[1]，如圖1所示。角雷達能實現BSD（Blind Spot Detection，盲點監測）、LCA（Lane Change Assistant，變道輔助）、RCTA/B（Rear Cross Traffic Alert/Brake，后向橫穿預警及制動）、DOW（Door Open Warning，開門預警）、RCW（Rear Collision Warning，后向防撞預警）、FCW（Forward Collision Warning，前向防撞預警）、FCTA/B（Front Cross Traffic Alert/Brake，前向橫穿預警及制動）等基本功能，還能通過精確感知自車周圍環境，實現自車在道路上的精準橫向定位，輸出航跡目標以及點云信息，以實現TJA（Traffic Jam Assistant，道路交通輔助）、AP（Automatic Parking，自動泊車）、FSD（Free Space Detection，可行駛區域檢測）等功能，為L2～L4級輔助駕駛提供毫米波雷達解決方案。

2" 角雷達在整車上的布置要求

角雷達一般布置在整車前后車角[3]位置上，布置要求主要有布置角度、離地高度、覆蓋件俯仰角度、覆蓋件曲率半徑、與周邊件間隙、防護要求等方面，具體指標技術參數要求根據不同零部件廠家的情況略有不同。

在布置角度方面，角雷達的端面或者軸向特征線與整車縱向對稱平面所成角度A要求在40°～60°，同時角雷達垂直特征線需與地平面（一般為空載地面）垂直（B=90°），水平特征線需與地平面平行（C=0°），如圖2所示。A、B、C 3個角度對應的方向即為Yaw（旋轉角）、Pitch（俯仰角）、Roll（橫擺角）。

角雷達的離地高度一般為400～1000mm（一般為空載地面）。角雷達與覆蓋件的俯仰角一般要求≥8°，覆蓋件大多數情況指保險杠，這里的俯仰角數值指絕對值，與保險杠造型面方向無關，如圖3所示。

同時，角雷達對覆蓋件的曲率半徑也有要求，如：一般要求曲率半徑≥350mm；如果lt;350mm，需要進行評估；一般不建議lt;200mm，如圖4所示。同時，在角雷達FOV范圍內的覆蓋件表面變化平滑，不能有突變，防止造型特征侵入FOV區域，以免影響雷達信號，如圖5所示。

角雷達可以固定在保險杠或者車身上。固定在保險杠上時，要求角雷達發射面與周邊件間隙≥5mm；固定在車身上時，要求角雷達發射面與周邊件間隙≥10mm，如圖6所示。

另外，為防止污水、污泥觸發遮擋報警，需要采用角雷達防護措施，如可通過密封保險杠下部、增加輪罩擋泥板、制作封閉支架等多種方式實現，如圖7所示。

3" 角雷達設計方案分析及驗證

3.1" 角雷達設計方案仿真分析

對于實際整車項目的角雷達方案需要進行仿真分析，用以提前發現問題，減小項目后期的變更成本。以某純電新車型的角雷達方案為研究對象，采用CST軟件[4]進行仿真分析，仿真結果如圖8所示。

根據仿真評判標準（表1）分析，縱向航跡相鄰車道之外，遠處較彎曲，橫向航跡基本準直；縱向表現不滿足表1的評判指標，視為功能不可用。

造成縱向航跡偏差較大的原因是角雷達與前保險杠形面的俯仰角4.8°不滿足 ≥8°的要求，需要優化前保險杠的造型面設計以改善俯仰角（增大到10.9°），見圖9。

對優化后的角雷達新方案再次進行仿真，結果如圖10所示。仿真結果表明：新方案的縱向和橫向航跡都基本準直，滿足表1的評判指標，視為功能可用。

3.2" 角雷達實車功能驗證

根據上文所述進行角雷達方案優化后，進入到實車或者樣件階段時，需對角雷達實車功能進行驗證。準備好試驗車輛、測試軟件CANoe（總線開發測試工具）[5]及測試場地，開始測試工作，如圖11所示。

該車主要測試角雷達BSD（Blind Spot Detection，盲點監測）、LCA（Lane Change Assistant，變道輔助）、RCTA（Rear Cross Traffic Alert，后向橫穿預警）、RCW（Rear Collision Warning，后向防撞預警）4項功能，測試結果如圖12所示。

測試結果表明，角雷達功能表現符合預期，基本無漏報、誤報，但需要優化如下2個問題：①BSD雙車場景，一側BSD偶發中斷，不連續；②RCW報警不連續。待優化問題測試數據波形如圖13所示。

4" 結束語

本文闡述了角雷達的基本工作原理、功用以及在整車上使用角雷達的一般技術要求，對于了解新能源乘用車角雷達及其實際應用具有重要參考意義。另外，為確保實車角雷達功能符合設計預期，需要對早期的技術方案進行仿真分析，以盡早發現可能存在的技術問題，同時需要在實車或樣件階段進行角雷達功能的驗證測試。本文證明上述車用角雷達方案仿真及功能驗證方法切實可行及有效。

參考文獻：

[1] 梁波，郭劍鷹. 基于SRUKF的汽車毫米波雷達目標跟蹤方法[J]. 汽車電器，2016（8）：42-44.

[2] 李敬斌. 基于毫米波雷達的某載貨車盲區監測系統設計[J]. 汽車電器，2022（11）：60-62.

[3] GB 17354—1998，汽車前、后端保護裝置[S].

[4] 宋宇. CST汽車電磁兼容解決方案[J]. 汽車工程師，2009（10）：49-51.

[5] 李志濤. 基于CANoe數據回放測試的研究和分析[J]. 汽車電器，2016（2）：48-51.

（編輯" 楊凱麟）