汽车雷达科普：全面了解汽车雷达知识

毫米波雷达技术

电磁辐射

在物理学领域内，电磁辐射的频率跨度非常广泛，从低频交流电到高频高能射线都有所涉及。随着电磁波频率（或波长）的数量级变化，其物理特性也会随之发生显著的变化。按照电磁波的波长由大至小排列（即频率由低至高），它们依次可以分为无线电波、红外光、可见光、紫外线、X射线和伽马射线。

微波与光谱

我们通常所说的无线电波，是指用于无线通信、雷达探测以及微波炉等设备的频段。而像红外光及以上的电磁辐射，则一般会用特定的名字来称呼，比如可见光或X射线等，尽管它们本质上都是电磁波。

毫米波雷达概述

毫米波雷达是指工作在毫米波频率范围内的雷达系统。通常而言，30～300GHz的频域（波长为1～10mm）被定义为毫米波段。由于其波长介于厘米波和光波之间，因此毫米波雷达兼具微波制导技术和光电技术的优点。

毫米波雷达性能

与微波相比，毫米波雷达具有更高的分辨率、更强的方向性和更佳的探测能力；而相较于红外线设备，毫米波雷达则表现出较小的大气衰减，并且对烟雾和尘埃有较好的穿透力，受天气条件的影响也相对较小。

工作机理

通过发射信号并接收目标反射回来的信号，根据发送与接收到信号的时间差来测定目标的位置信息及相对距离，以此计算出物体的速度，并依据收集到的信息进行目标追踪和分类识别。

毫米波雷达特性

• 沿直线传播，类似于光的传输方式；
• 在空气介质中传播时，遇到另一种介质会发生反射、吸收或透射现象；
• 反射能量大小取决于波长和所接触物质：金属表面会产生强烈反射，而水则具有最大吸收率。当波长小于物体尺寸时，容易发生反射；反之，则更易穿透。在较长波长条件下，还会出现衍射现象。
• 对于超过30厘米的反射面，毫米波雷达表现出良好的反射特性，并且能够穿透衣物等材料。
• 多普勒效应使其对低速运动目标同样敏感，例如步行速度也能准确检测。
• 传播损耗较大，因此探测距离受到一定限制。

毫米波雷达发展历程

• 20世纪60年代：美国交通部门率先开展车载毫米波雷达技术的应用研究，并将其引入军事领域；
• 20世纪90年代：三菱汽车与奔驰公司分别开发出了基于毫米波雷达的前向距离控制系统，标志着该技术开始进入民用市场；
• 2010年：中国国内开始出现第一批毫米波雷达制造商，据不完全统计，至今已有超过百家相关企业成立。
• 2012年10月：Infineon公司推出了24GHz单片集成的雷达解决方案。同年11月，NXP则发布了77GHz汽车雷达发射模块。

总结

在市场增长方面，中国的毫米波雷达市场规模预计将以每年约40%的速度迅速扩张。目前，在竞争格局上，国外厂商依然占据主导地位甚至是垄断地位，而国产产品的市场份额仅占20%-30%左右。 从技术角度看，尽管某些性能指标已经可以与国际大牌相媲美，但在信噪比和抗干扰性等方面仍有差距。当前毫米波雷达主要应用于L3以下级别的自动驾驶系统中；然而，在特定场景下如景区内的无人驾驶巴士，也可以实现更高级别的自动驾驶功能（即L4或以上）。 在性能方面，市场上主流的毫米波雷达探测距离范围为0.2米到250米不等。而在角度测量精度上，则是一个共同存在的问题：无论是国产还是国际品牌的毫米波雷达产品，在这一领域都还有很大的提升空间。此外，关于综合性能评估，比如抗干扰能力、是否存在漏检以及在复杂环境中能否快速准确地探测目标等方面也存在一定的不可靠性问题。