自動駕駛系統中毫米波雷達是常見的傳感器配置之一，由于其具有穿透力強(不受煙、霧、灰塵影響)、可全天候使用、性能穩定等特點。因此毫米波雷達成為彌補激光、攝像頭等其他傳感器在車載應用中所不具備的使用場景。

出于此，來梳理一下毫米波雷達的資料。

01.毫米波雷達原理

毫米波雷達本質是利用電磁波信号被其發射路徑上的物體阻擋繼而會發生反射。通過捕捉反射信号，來确定物體的距離、速度和角度。其波長範圍為1~10mm，頻率範圍為30~300GHz。

但是由于雷達頻率受各國政府嚴格管控，因此車載毫米波雷達的應用頻段主要集中在24G、60G、77G、79GHz這幾個頻率的應用。

02.毫米波雷達分類

按工作方式來看，毫米波雷達分為脈沖類型和連續波類型，連續波類型又細分為CW(恒頻連續波，隻能測速不能測距)、FSK(頻移鍵控連續波、可探測單個目标的具體和速度)、FMCW(調頻連續波，可對多個目标實現測距和測速，分辨率高，技術成熟)。

脈沖雷達工作原理：脈沖工作方式可以将發射波和回波區分出來，同時可對比接收回波與發射信号中不同頻率，利用多普勒效應得到目标的速度信息。也可以利用回波的時間信息得到距離信息。該方式數據處理原理較簡單，但由于單次脈沖需求功率大，存在間歇期的盲區，在當前毫米波雷達産品中未被采用。

CW恒頻連續波雷達工作原理：對接收信号與發射信号的混頻可以得到目标的多普勒頻率進而得到速度信息。但是由于是連續波，不能測得發射信号的來回時間。因此CW雷達不能進行距離測量，隻能實現對目标的速度測量。

FMCW雷達工作原理：FMCW雷達的發射頻率随時間變化呈線性變化，這樣在發射信号裡面可攜帶時間信息。高頻信号由壓控振蕩器産生，通過功率分配器将一部分經過額外放大後饋送至發射天線，另一部分耦合至混頻器，與接收的回波混頻後低通濾波，得到基帶差頻信号，經過模數轉換後送至信号處理器處理。這樣得到的信号既能得到時間信息，也可以得到多普勒效應特征點。因此可同時測量速度和距離信息。

03.毫米波雷達的數據傳輸

以博世第四代MRR為例。雷達芯片自帶數據處理能力，其一般有兩種信号傳遞方式：

1.雷達直接給出提供32個原始目标，并且告知是靜止還是運動目标。在這種模式下，需要主機廠自行結合視覺算法，來判斷靜止物體是汽車還是其他障礙物。2.雷達控制器基于毫米波的RCS反射面積和不同幀之間反射點情況，從32個原始目标中篩選出功能安全目标——即車輛需要做出反應的目标。

因此在這兩種模式下傳遞的信号其實已經屬于低數據量的特征點，故雷達與控制器之間的數據傳輸采用傳統的CAN通訊。

04.毫米波雷達的優缺點

文章開頭的時候就大緻描述了毫米波雷達的具有的優質特性，但是缺點也難以避免，比如毫米波雷達無法提供高度信息，空間分辨率一般，并且嚴重的是，由于毫米波雷達的工作方式是利用多普勒效應來檢測目标的，這就會導緻對于靜态目标産生漏檢的情況，導緻自動駕駛系統做出錯誤的決策。

另外由于毫米波雷達芯片基本被博世、NXP、TI壟斷，其中博世和NXP又不對外供貨，導緻國内企業基本用的是TI的芯片，這也導緻同質化競争特别嚴重，另外在PCB基材以及結構布局對雷達性能很敏感，基本上這一塊也受國外企業壟斷，比如羅傑斯等。

05.毫米波雷達的發展方向

1.前向MRR和LRR往高頻率77/79GHz方向演化。

2.毫米波雷達對方位的探測，利用的是波長短的特性，使用陣列天線來構成窄波束。實現一個雷達覆蓋較寬的方位角。

3.提高雷達頻率，在保持相同增益的條件下，天線孔徑可随波長的平方倍數減少。對應雷達尺寸也可降低。

4.同時孔徑減小可提供更窄的波束，雷達的速度，位移，物體尺寸的探測精度可大幅度提高。

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