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毫米波雷達(dá)發(fā)展的歷史情況

高工智能汽車 ? 來源:未知 ? 作者:李倩 ? 2018-08-03 15:33 ? 次閱讀

毫米波雷達(dá)相比其他的傳感器它主要優(yōu)勢就是全天候運(yùn)行,不光是白天黑夜,主要還是它能夠適應(yīng)各種氣侯條件,雨、雪、霧霾它都受的影響非常小,這個(gè)是相比其他傳感器的一個(gè)非常大的優(yōu)勢。”在川速微波總經(jīng)理王東峰看來,毫米波雷達(dá)的實(shí)時(shí)測速和測距是非常精準(zhǔn)的,穩(wěn)定性也非常高,這是最大優(yōu)勢。

川速微波總經(jīng)理王東峰在2018高工智能商用車開發(fā)者大會(huì)上發(fā)表主題演講

現(xiàn)在,我們可以看到一些典型的車對(duì)于毫米波雷達(dá)的配置,常見的就是一個(gè)前向的遠(yuǎn)距離的毫米波雷達(dá),車的周邊會(huì)有幾個(gè)感知環(huán)境的毫米波雷達(dá)的配置,特斯拉比較特殊一點(diǎn),它出于成本的考慮,實(shí)際上只配了一個(gè)前向的毫米波雷達(dá)和視覺,它的周邊是配備了大量的超聲波的短距離的雷達(dá)。

但是通用汽車就比較夸張一些,它在無人駕駛汽車上配了多達(dá)21個(gè)毫米波雷達(dá),遍布了車的全身,冗余設(shè)計(jì)也是比較明顯的。

我們借用這樣一張圖來給大家展示一下整個(gè)汽車的ADAS系統(tǒng)。里面包含了非常多的子系統(tǒng),像我們通常能夠看到的ACC、SAW、以及BSD等等,從這個(gè)圖上我們可以看到不同的子系統(tǒng)對(duì)于傳感器配置的要求還是有些區(qū)別的,黃色的部分都是毫米波雷達(dá)適用的一些系統(tǒng),比較常見的就是前向的防撞預(yù)警、自適應(yīng)巡航等等。

我們在現(xiàn)在的量產(chǎn)ADAS系統(tǒng)中常見的還是基于視覺的解決方案要多一些。它的一些不足其實(shí)主要還是體現(xiàn)在全天候,像天黑了以后識(shí)別度下降,如果遇見大雨、雪、霧霾這種天氣影響還是比較大的。

另外,如果遇到逆光還有強(qiáng)光的情況可能還有短時(shí)的失效。另外純視覺的解決方案對(duì)于速度和距離的測量不是一個(gè)直接的測量,所以相對(duì)來講精度要略低一些。

還有就是比較熱門的激光雷達(dá)傳感器,尤其是在無人駕駛,L3、 L4級(jí)別以上的無人駕駛當(dāng)中,激光雷達(dá)還是很受歡迎的。但是它同樣受到天候條件的限制比較大,另外現(xiàn)在成本比較高。

激光雷達(dá)的抗污性能還是比較成問題的。這張圖片上看到的這個(gè)激光雷達(dá),有的激光雷達(dá)上面大、下面大還好,這個(gè)從上往下的錐形,如果上面糊到鳥屎的話,影響還是非常大的。

我們看一下毫米波雷達(dá)發(fā)展的歷史情況,從六七十年代就在國外的一些汽車上就開始得到應(yīng)用了,當(dāng)時(shí)實(shí)際上是把軍事應(yīng)用的雷達(dá)技術(shù)用到了汽車上。

隨著技術(shù)的演進(jìn),毫米波雷達(dá)主要變化就是從近程到遠(yuǎn)程,測量的精度越來越高,從最早的測速、測距,到現(xiàn)在可以實(shí)現(xiàn)測速、測距、測角,以及未來可以實(shí)現(xiàn)分辨率更高,可以形成比較粗略的圖像來。

目前,毫米波雷達(dá)的頻段也從10G到24G到法定的77G頻段,這樣勘測的精度也高,整個(gè)發(fā)展過程還是比較明顯的,可以說代表了整個(gè)汽車的輔助駕駛和無人駕駛的發(fā)展過程。

從雷達(dá)本身來看,早期受制于射頻的技術(shù),還出現(xiàn)了基線掃描雷達(dá),還出現(xiàn)了電子透鏡的掃描雷達(dá),現(xiàn)在大家都用相位控制技術(shù)來做高精度的電掃描的毫米波雷達(dá)。

提到毫米波雷達(dá)不得不提一下射頻芯片的進(jìn)步,川速微波是從06年開始就做民用的微波雷達(dá),當(dāng)時(shí)做24G頻段的時(shí)候還用到波導(dǎo)結(jié)構(gòu)的整量器,從09年開始才有集成芯片。

發(fā)展到現(xiàn)在,77G的集成芯片也已經(jīng)是雨后春筍一般的出來了,包括最早進(jìn)入國內(nèi)的有飛思卡爾(被NXP收購)等多家芯片廠商,都陸續(xù)推出了自己77G的芯片。

我們在77G的前向雷達(dá)采用的NXP的解決方案,一個(gè)單芯片就集成了三個(gè)發(fā)射通道和4個(gè)接收通道,集成度非常高,還有4路的高速AD。當(dāng)然TI現(xiàn)在的集成度更夸張,除了發(fā)射接收通道以外,還集成了其他的功能,這給毫米波廠家?guī)砹撕艽蟮姆奖悖O(shè)計(jì)上更便捷,也可以實(shí)現(xiàn)更好的性能應(yīng)用。

從技術(shù)的發(fā)展趨勢來看,毫米波雷達(dá)主要面向解決的就是探測距離越來越遠(yuǎn),距離精度越來越高,更重要的是角度的探測,角度分辨率越來越高。

傳統(tǒng)的雷達(dá)都是在一個(gè)平面上進(jìn)行探測,現(xiàn)在由于無人駕駛的需要,還要在高度上進(jìn)行測量,這樣的話去區(qū)分地面上的井蓋和高處的廣告牌等等。

最后就是在信號(hào)處理上,也是結(jié)合現(xiàn)在的人工智能技術(shù),也需要一些智能的機(jī)器學(xué)習(xí)算法,在雷達(dá)的信號(hào)上進(jìn)行目標(biāo)的識(shí)別以及多目標(biāo)的區(qū)分。

當(dāng)前的情況其實(shí)主要還是在ADAS系統(tǒng)上,毫米波雷達(dá)已經(jīng)得到了比較廣泛的應(yīng)用,我們根據(jù)它的距離、角度和速度這三個(gè)角度,把這些應(yīng)用進(jìn)行了一些分類,川速微波在這些常見的ADAS系統(tǒng)當(dāng)中都有產(chǎn)品的布局。

比如說對(duì)于探測前方的遠(yuǎn)距離和大范圍區(qū)域的應(yīng)用,比較典型的就是FCW,前方防撞預(yù)警,因?yàn)樗奶綔y距離非常遠(yuǎn)。還有就是ACC自適應(yīng)巡航,如果是探測后方的中原距離以及比較窄的范圍,我們常見的就是盲點(diǎn)的監(jiān)測以及橫穿的預(yù)警。

如果是中近距離可以做緊急制動(dòng),在非常高速度和非常大范圍的情況下還是不太成熟,所以一般都限定在中低速度和中近的距離范圍內(nèi)來做AEB。還有盲點(diǎn)檢測以及橫穿的預(yù)警,都是屬于中近距離的應(yīng)用。

近些年來,ADAS系統(tǒng)在全球的汽車安全性能評(píng)估體系里面也是非常的重要,2014年歐盟就把AEB納入評(píng)分體系,同年美國也把前向的防撞預(yù)警納入它的評(píng)估體系。中國從2018年開始也正式將AEB作為一個(gè)強(qiáng)制的評(píng)分標(biāo)準(zhǔn),應(yīng)用于大型的客車等等運(yùn)營車輛。

目前,商用車ADAS系統(tǒng)的必要性還是非常明顯的,乘客多,安全的責(zé)任也比較大,這是從安全的角度來說。從技術(shù)的角度來說,商用車可行駛道路相對(duì)來說是結(jié)構(gòu)化的,相對(duì)來說比較穩(wěn)定,在技術(shù)的角度來說更容易落地,更容易成熟使用。

此外,大型商用車的盲區(qū)更多更明顯,所以也容易出問題,我們有專門針對(duì)盲點(diǎn)監(jiān)測以及自動(dòng)緊急制動(dòng)的產(chǎn)品應(yīng)用。同時(shí),商用車往往是長時(shí)間運(yùn)營,駕駛員容易疲勞,也急需輔助駕駛來提高安全性。

同時(shí),現(xiàn)在大家都在嘗試推進(jìn)的商用車編隊(duì)行駛技術(shù),可以明顯提高燃油的經(jīng)濟(jì)性和安全性,這里面用到了自適應(yīng)巡航系統(tǒng),也是毫米波拉雷達(dá)比較擅長的一個(gè)應(yīng)用。

川速微波是一家老字號(hào)的微波雷達(dá)廠商,經(jīng)過十多年的發(fā)展,我們形成了3+1的應(yīng)用領(lǐng)域,3個(gè)領(lǐng)域分別是交通、安防和汽車,另外還有一些零散的應(yīng)用市場包括火車、停車場、無人機(jī)等等。

我們的研發(fā)團(tuán)隊(duì)包括雷達(dá)技術(shù)的研發(fā),射頻微波天線,以及信號(hào)處理算法,我們在北京大興有目前國內(nèi)最大的微波雷達(dá)生產(chǎn)基地,每年生產(chǎn)兩萬臺(tái)以上的交通雷達(dá)。我們正在對(duì)現(xiàn)有產(chǎn)線進(jìn)行升級(jí),面向50萬臺(tái)汽車?yán)走_(dá)的年生產(chǎn)能力。

川速微波在汽車?yán)走_(dá)產(chǎn)品上的布局分為兩大類,一類是前向,一類是周邊的環(huán)境感知。前向是最典型的77頻段的遠(yuǎn)程前向雷達(dá),另外跟國內(nèi)很多的客戶還定制了一款24G的前向防撞雷達(dá)產(chǎn)品,相對(duì)來說成本比較低,制動(dòng)距離稍微近一些,主要是成本優(yōu)勢,尤其是在乘用車和大型車上,對(duì)體積不敏感的情況下,24G的雷達(dá)體積要稍微大一些。

在環(huán)境感知雷達(dá)上面我們現(xiàn)在有三種產(chǎn)品,一個(gè)是79G的最高精度的環(huán)境感知雷達(dá),它的分辨率能夠達(dá)到幾個(gè)厘米級(jí),另外在24G的頻段上我們有低成本的單目標(biāo)的BSD雷達(dá),以及多目標(biāo)的BSD雷達(dá),BSD只是盲點(diǎn)檢測值其中的一個(gè)典型的應(yīng)用。

我們的77G前向毫米波雷達(dá),是業(yè)內(nèi)體積最小的雷達(dá),整個(gè)雷達(dá)是集成在一塊電路板上,我們把遠(yuǎn)場、中場、近場集成在一個(gè)雷達(dá)里面,遠(yuǎn)場可以達(dá)到200米,0.4米的分辨率,近場能夠達(dá)到90度以上的視場角和60度的作用距離,在一個(gè)雷達(dá)上可以進(jìn)行實(shí)時(shí)的遠(yuǎn)、中、近三個(gè)模式的切換。

24G的前向防撞雷達(dá),成本比較低,作業(yè)距離近,尤其比較適用于大卡車這樣大型的車輛,并且要求不高,速度也不是特別快,主要是70米范圍內(nèi)的防撞。

79G的環(huán)境感知雷達(dá)特點(diǎn)就是精度特別高,可以把整個(gè)周邊的環(huán)境都感知出來。

24G多目標(biāo)環(huán)境感知雷達(dá),典型應(yīng)用就是BSD,它是裝在車的尾部的,如果有后車再靠近,它可以分出來后車的車道,同時(shí)報(bào)給主控系統(tǒng),如果你要朝左右并線的時(shí)候,你主要觀察是不是有危險(xiǎn),是不是有車輛在靠近。

我們有多目標(biāo)和單目標(biāo)的產(chǎn)品,單目標(biāo)的成本其實(shí)非常的低,我們已經(jīng)在很多的應(yīng)用上進(jìn)行了批量的使用,它不區(qū)分車道,只要有車過來它就會(huì)報(bào)警。

我們還專門在惡劣天氣下做了道路測試,左右各裝了一個(gè)BSD雷達(dá),如果后車角上有車靠近,它相應(yīng)的位置燈會(huì)亮起,即便是下雨天它也可以準(zhǔn)確的檢測你的左右車道是不是有車輛正在超車、靠近,可以進(jìn)行聲光電報(bào)警,甚至可以做一些聯(lián)動(dòng)。

司機(jī)如果想左右拐彎的時(shí)候,尤其像下雨天后視鏡經(jīng)常看不清楚,所以當(dāng)你并線的時(shí)候,你非常需要這樣一個(gè)輔助來提醒你后面有車靠近,并線很危險(xiǎn)。

另外,我們跟合作伙伴一起推出了毫米波雷達(dá)和視覺兩個(gè)傳感器的融合產(chǎn)品,這樣的話它對(duì)前方感知的精度會(huì)進(jìn)一步的提升,另外對(duì)于車道線保持等視覺上做的工作我們都可以集成到一個(gè)系統(tǒng)里面來,雷達(dá)就是做前方的輔助探測用。

我們在雷達(dá)研發(fā)測試過程中還有很多的室內(nèi)測試,像場地測試、整機(jī)、環(huán)境適應(yīng)性的測試工作,在后端市場可能部分測試上測完了之后就可以裝車使用了,這是我們現(xiàn)在能夠?qū)崿F(xiàn)的狀態(tài),已經(jīng)有小量的后裝市場的應(yīng)用了。

在量產(chǎn)方面我們本來就有一個(gè)雷達(dá)生產(chǎn)基地,我們可以進(jìn)行改造。同時(shí)適應(yīng)汽車行業(yè)的標(biāo)準(zhǔn),我們正在申請相關(guān)的資質(zhì)認(rèn)證,這是一個(gè)視場準(zhǔn)入門檻。目前,我們有很多的客戶正在進(jìn)行實(shí)際的測試或者更深度的合作。

我們在毫米波雷達(dá)上的有自己的技術(shù)路徑和產(chǎn)品布局,也是分為前向和環(huán)境感知兩個(gè)部分。在前向的部分已經(jīng)實(shí)現(xiàn)了3發(fā)4收的77G雷達(dá),還會(huì)推出一個(gè)1.5代,對(duì)第一代進(jìn)行改進(jìn),主要是增加了高度角度的測量,這樣可以來區(qū)分高處的過街天橋和廣告牌。

第二代產(chǎn)品是明年3月份推出的一個(gè)多發(fā)多收相控陣技術(shù),用的12個(gè)發(fā)射單元和16個(gè)接收單元,它能夠?qū)崿F(xiàn)角度上的分辨率達(dá)到0.2度,達(dá)到66度視場角,它已經(jīng)具備成像雷達(dá)的效果。

同時(shí),我們還會(huì)有更復(fù)雜的四維成像的雷達(dá),將是第三代的產(chǎn)品。同時(shí),今年的四季度,我們的79G高精度環(huán)境感知雷達(dá)將發(fā)布。

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原文標(biāo)題:毫米波雷達(dá)那些事:距離、精度、角度、高度、信號(hào)處理 | GGA開發(fā)者大會(huì)

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