77G毫米波雷达传感器难点

77G毫米波雷达传感器难点
77G毫米波雷达传感器难点

汽车行业如果说有什么教训的话,那就是市场换不来核心技术。而且,核心技术往往还买不来,智能汽车核心零部件领域亦是如此。笔者今天要说的产品是外企高度垄断的77GHZ 毫米波雷达。77GHZ毫米波雷达是智能汽车上必不可少的关键部件,是能够在全天候场景下快速感知0-300米范围内周边环境物体距离、速度、方位角等信息的传感器件。

据了解,该产品的核心技术目前仍然是掌握在Bosch、Delphi、Denso、TRW、Conti等几大跨国巨头的手里,基本不单独向国内销售,要买的话只能购买全套系统,价格当然就不菲了。改革开放三十年,除了市场换不来技术的教训外,还有一个真理,那就是:瞄准国外对中国技术封锁的领域,采用进口替代策略,只要技术过关,产品做的差不多,就一定能赚个盆满钵满。进口替代也不是谁都能替代的,若这么容易就突破了,欧美发达国家凭什么享受高福利呢。举例来说,在77GHZ毫米波雷达领域,其技术和整体难度有以下几点:

1.需要丰富的雷达系统和毫米波射频设计经验与能力。而这一领域的人才多集中在军方和国外厂商手里,技术封锁、器件禁运、测试环境搭建困难,甚至连一份Datasheet和Demo都找不到,这都是77G毫米波雷达创业者要面对的现实外部条件。

2.77G毫米波雷达需要非常高的可靠性设计与验证过程。需要从系统、材料、软硬件、结构、测试验证、生产工艺、一致性等多方面考虑,远高于普通消费级电子产品,也高于电信级产品可靠性要求,产品本身要达到ASIL-D,企业要达到ISO16949。举一个例子:毫米波雷达是工作温度范围是-40-125度。那意味着BOM中几乎所有的物料都得是汽车级的!

3.77G毫米波雷达需要在足够小的体积下达到足够高的性能。国外量产产品基本上都能达到200米以上的有效探测距离,国内有一些实验室的版本,探测距离尚不足100米,而且天线尺寸巨大,无法实用化。

4. 77G毫米波雷达对成本的要求非常高(低于100美金)。汽车有点类似消费级市场,成本非常关键。产品再好,成本高了就没法落地。所以,创业者要想降低成本,对于分立RF、DSP、FPGA这些传统雷达技术架构和器件就别想了,只能埋头研究主流的T/R组件和芯片定制。

5. 批量生产测试校准是个复杂的系统工程。射频类产品在批量生产过程中都需要做校准和一致性检测,需要有丰富的射频系统测试校准经验来搭建这套测试装备,而这套生产测试装备的开发难度比雷达本身更高。

也就是上述这些难点,虽然许多创业者瞄准了车用77Ghz毫米波雷达这块蛋糕,但不少人还是知难而退了。

有一人及其团队看到了这个机会,分析所有的困难后,他们选择了迎难而上,试图打赢这场技术攻坚战。这个人就是沈阳承泰科技公司CEO陈承文。

陈承文, 2002年毕业于武汉汽车工业大学材料系,是一个狂热技术爱好者。在校期间成立过网络工作室、组建过校电子协会。

毕业后先后任职于三家公司。在第一家公司,其负责交换机和语音产品中试工作。在此期间,其对运营商网络架构,产品硬件测试、系统测试、可靠性测试、生产工艺等有了较为深入理解;在第二家公司,其被特招进入中硬主控技术研究部,逐渐成长为处理器技术专家和研发管理者,担任公司处理器评估实验室主任;第三家公司名为AT,其实为陈承文原来同事创立的公司,陈承文因为出众的技术能力,被邀请负责运营级WiFi产品交付及产品管理工作。在此期间,陈承文从制造端和市场端开始深入研究WiFi技术,逐步成长为一名出色的产品经理。

在AT公司期间,陈曾负责2012年中移动WLAN产品集采测试项目管理,中标的前10名家厂商有6家均为AT系,并且包揽前4名。据其介绍,其主导的WBS + CPE产品,以非集采高毛利的方式,为AT公司实现营收过亿,其主导的车载LTE-Fi产品,为AT公司实现营收过亿。

2010年初,陈承文和大学时期同窗好友B先生共同启动WLAN综测仪自研创业,陈负责的是产品交付和研发管理。经过三年的技术攻坚,

WLAN综测仪产品成功上市,其WT-200系列产品成功在国外专业公司的技术和市场垄断下杀出一片天地,实现营收过亿,成为国产RF类测试仪器的一面旗帜。

笔者在这块啰里啰嗦有点多了,之所以这样,也是为了能够让外界投资者、潜在用户更多的了解一下陈承文及其创业的心路历程。

这么多年的工作经验,陈承文逐步具备了通讯、射频、基带和复杂、精密、高可靠性大系统设计的能力和经验。经过2014-2015,一年时间的市场调研和评估,陈承文选择了智能汽车与自动驾驶领域作为发展方向,以毫米波雷达作为突破点。

2015年4月,陈承文成立了沈阳承泰科技有限公司,开始了77G FMCW车载雷达的国产化突破之路。截止到2016年3月4日,经过近一年的技术攻坚,据陈承文介绍,其77G毫米波雷达就要上市了。

其产品到底做的怎么样呢?坦白的说,笔者也很难去判断。笔者所在的佐思产研目前就正在着手成立智能汽车检测实验室,到时候,陈承文的产品做的如何,就可以用测试数据说话了。

陈承文自己还是非常谦虚的,他坦诚,目前自己的产品和国外电装等巨头还是有差距的。笔者写这篇文章的目的,也不是为了说承泰的产品已经多么牛了,而是表达出这样一个态度:对于立志于技术创新的企业,我们总是支持的,也力促更多的人能够对这样的企业给予关注。

24G毫米波雷达在机车测距及避撞应用的探索

24G毫米波雷达在机车测距及避撞应用的探索 最近接到一个项目,需要在机车上设计一款雷达产品,主要用于轨道交通 方面的机车测距和避撞。在网上搜寻了一段时间,可以选择的有激光雷达、超 声波雷达、红外雷达和毫米波雷达。对比了各个雷达的特点,激光雷达具有探 测距离远,探测精确的特点,但是容易受到雨雾,特别是下雪和粉尘的干扰, 这个在轨道交通行业中适应性不是很好。超声和红外雷达,具有价格低,设计 简单的优点,但是同样容易受到温度变化的影响,在南方和北方会有很大的差别,另外探测的距离也有限。毫米波雷达探测的介质是电磁波,具有探测距离远、穿透能力强、环境适应性强以及实时性好等优点,尤其是波长较短者。 俗话说万事开头难!在搜寻了各大厂商的方案之后,最终选择了UMS 的 24G 雷达方案,选择这个方案有几点好处: 1)方案比较灵活,可以选择集成度高、设计相对简单的单发双收的雷达芯片。也可利用分立器件自由组合出多个收发结合的方案,这样可以探测更加精 准和扩展更广阔的探测范围。 2)拥有业界唯一的GaAs 工艺,工作温度范围为-40 度125 度,适用于机车工作环境。 3)开发工具和参考资料比较齐全。 在笔者的项目中,选择的是集成度较高的单芯片方案CHC2442-QPG。从图1 CHC2442-QPG 的内部架构,可以看出其内部集成了低噪声的VCO、Tx PA、混频器、接收LNA 和中频放大器等核心功能。只需加上DSP 处理单元就可以 完成雷达的功能设计。如图2 UMS 机车24G 雷达模块原理框图所示,雷达模块支持单发双收和一路视频,与车载控制单元之间通过CAN 总线以及以太网 进行通讯。

毫米波雷达技术及其发展趋势

1.引言 毫米波的工作频率介于微波和光之间,因此兼有两者的优点。它具有以下主要特点: 1)极宽的带宽。通常认为毫米波频率范围为26.5~300GHz,带 宽高达273.5GHz。超过从直流到微波全部带宽的10倍。即使考虑大气吸收,在大气中传播时只能使用四个主要窗口,但这四个窗口的总带宽也可达 135GHz,为微波以下各波段带宽之和的5 倍。这在频率资源紧张的今天无疑极具吸引力。 2)波束窄。在相同天线尺寸下毫米波的波束要比微波的波束 窄得多。例如一个 12cm的天线,在9.4GHz时波束宽度为18度,而94GHz时波速宽度仅1.8度。因此可以分辨相距更近的小目标或者更为清晰 地观察目标的细节。 3)与激光相比,毫米波的传播受气候的影响要小得多,可以认为具有全天候特性。 4)和微波相比,毫米波元器件的尺寸要小得多。因 此毫米波系统更容易小型化。由于毫米波的这些特点,加上在电子对抗中扩展频段是取得成功的重要手段。毫米波技术和应用得到了迅速的发展。 2.毫米波技术的应用 表面上看来毫米波系统和微波系统的应用范围大致是一样的。但实际上两者的性能有很大的差异,优缺点正好相反。因此毫米波系统经常和微波系统一起组成性能 互补的系统。下面分述各种应用的进展情况。 2.1毫米波雷达 毫米波雷达的优点是角分辨率高、频带宽因而有利于采用脉冲压缩技术、多普勒颇移大和系统的体积小。缺点是由于大气吸收较大,当需要大作用距离时所需的发 射功率及天线增益都比微波系统高。下面是一些典型的应用实例。 2.1.1 空间目标识别雷达它们的特点是使用大型天线以得到成像所需的角分辨率和足够高的天线增益,使用大功率发射机以保证作用距离。例如一部工作 于35GHz的空间目标识别雷达其天线直径达36m。用行波管提供10kw的发射功率,可以拍摄远在16,000km处的卫星的照片。一部工作于 94GHz的空间目标识别雷达的天线直径为13.5m。当用回族管提供20kw的发射功率时,可以对14400km 远处的目标进行高分辨率摄像。 2.1.2汽车防撞雷达因其作用距离不需要很远,故发射机的输出功率不需要很高,但要求有很高的距离分辨率(达到米级),同时要能测速,且雷达的体积 要尽可能小。所以采用以固态振荡器作为发射机的毫米波脉冲多普勒雷达。采用脉冲压缩技术将脉宽压缩到纳秒级,大大提高了距离分辨率。利用毫米波多普勒颇 移大的特点得到精确的速度值。 2.1.3直升飞机防控雷达现代直升飞机的空难事故中,飞机与高压架空电缆相撞造成的事故占了相当高的比率。因此直升飞机防控雷达必须能发现线径较细 的高压架空电缆,需要采用分辨率较高的短波长雷达,实际多用3mm雷达。 2.1.4精密跟踪雷达实际的精密跟踪雷达多是双频系统,即一部雷达可同时工作于微波频段(作用距离远而跟踪精度较差)和毫米波频段(跟踪精度高而作

全向广域毫米波雷达传感器

基于全向广域毫米波雷达传感器(简称“WSDR”)的精准感知技术。可以实现可对1km范围内道路运行安全动态进行全天候、全照度、全自动的实时监测及交通事件的预告预警,实时精准采集包括车流密度、平均车速、车道占有率、目标经纬度、运行速度、方向、轨迹等交通实况数据。还可对异常交通事件进行实时检测:包括慢行、拥堵、排队、停车、逆行、事故等;可识别行人、动物、抛洒物等。误报率达到24小时≤1起,精度可以达到25cm。 远距离监测:单个WSDR雷达双向700米对行人的有效检测距离,1公里对车辆的有效检测距离。 系统应用在隧道内时,可以先于火灾检测系统传感器对隧道内的火灾灾情进行灾前预警。雷达可以实时发现灾前车辆的紧急减速、停车、碰撞等,并将报警信息第一时间(≤10s)发给管理人员,为事件处理和救援提供最早的时间窗口;还可以穿透烟雾、爆燃等视觉不可见障碍,准确定位被困行人、车辆的实时运行状态,为隧道的运行安全与应急救援提供最佳解决方案。 发生异常事件时,经过系统分析处理,自动形成预案和控制策略自动发布到道路可变情报板,对后方司乘人员进行预告预警,可以最大程度上预防二次事故和次生事故的发生,在降低交通事故率,减少人员伤亡的同时,大大提高交通流量和通行效率。系统自动报警并自动调取摄像头对异常交通事件进行跟踪验证,指挥中心可以在最短的时间内做出及时应急处置。 系统应用于路面及交叉路口、匝道、服务区及收费广场时,可以满足业主多方位的监测需求,对感知到的交通数据和气象数据进行自动分析与评估,根据预先设置好的算法及规则,对可变限速标志、可变信息标志与车道指示器进行自动控制,进而实现对高速公路的智能化主线控制: 毫米波雷达,是工作在毫米波波段(millimeter wave )探测的雷达。通常毫米波是指30~300GHz频域(波长为1~10mm)的。毫米波的波长介于微波和厘米波之间,因此毫米波雷达兼有微波雷达和光电雷达的一些优点。 同厘米波导引头相比,毫米波导引头具有体积小、质量轻和空间分辨率高的特点。与红外、激光、电视等光学导引头相比,毫米波导引头穿透雾、烟、灰尘的能力强,具有全天候(大雨天除外)全天时的特点。另外,毫米波导引头的抗干扰、反隐身能力也优于其他微波导引头。毫米波雷达能分辨识别很小的目标,而且能同时识别多个目标;具有成像能力,体积小、机动性和隐蔽性好,在战场上生存能力强。 全向是指水平方向360度分布均匀的辐射,广域是指可探测范围广。

毫米波相控阵雷达及其应用发展_石星

文章编号:1001-893X(2008)01-0006-07 毫米波相控阵雷达及其应用发展* 石星 (中国西南电子技术研究所,成都610036) 摘要:概述了毫米波相控阵雷达的特点,介绍了电扫原理和主要毫米波电扫技术,以及相位控制扫描和多种移相器技术。针对毫米波相控阵雷达的特点,叙述了其主要应用领域,结合雷达和半导体技术对毫米波相控阵雷达的发展进行了展望。 关键词:毫米波雷达;相控阵雷达;电扫天线;移相器;数字波束形成 中图分类号:TN958.92文献标识码:A M illi m eter-W ave Phased-Array Radar and its Application Progress S H I X i ng (Southw est China I nstitute o f E lectron ic Techno l o gy,Chengdu610036,Ch i n a) Abstract:The characteristics ofM illi m eter-W ave(MMW)Phased-A rray R adar(P AR)are descri b ed, t h e pr i n ciple of electron ica ll y scanned array(ESA)and pri m ary e l e ctronically scanned techn i q ues for MMW array are presented,as w ell as phase-con tro lled scan and phase shifter techn iques.M a i n app lication fields ofMMW P AR are ill u m i n ated and its progress is antici p ated on the basis o f radar and se m iconductor techniques. Key w ords:MMW radar;phased-array radar(PAR);electr onically scanned array(ESA);phase sh ifter; dig ita l bea m for m i n g(DBF) 1概述 随着雷达技术的发展以及不同应用领域日益提高的需要,远距离和高数据率、宽带和高分辨、多目标跟踪和识别、低截获和抗干扰、多功能和高可靠已经成为现代侦察、监视以及火控等雷达的基本要求。毫米波同相控阵雷达的发展和结合应用,在多个方面适应了现代雷达发展的这些需求。 毫米波段(1~10mm)相对应的频率为30~ 300GH z,其低端毗邻厘米波段,具有厘米波段全天候的特点,高端邻接红外波段,具有红外波的高分辨力特点。毫米波雷达波束窄,角分辨力高,频带宽,隐蔽性好,抗干扰能力强,体积小,重量轻。与红外、激光设备相比较,它具有很好的穿透烟、尘、雨、雾的传播特性,具备良好的抗干扰、反隐身、反低空突防和对抗反辐射导弹(/四抗0)的能力。由于受器件功率和大气条件的影响,毫米波雷达的作用距离受到了一定限制,但这并没有妨碍毫米波雷达的广泛应用。 相控阵雷达,特别是有源相控阵雷达,具有波束扫描快、波形变化灵活、功率孔径积大、易于全固态化和轻小型化、可靠性高等特点,容易实现天线共形设计并具备低截获概率和抗干扰的优良性能。自20世纪50年代末问世以来,相控阵雷达在地基、空基、海基和天基雷达中得到广泛的应用。特别是80年代后,砷化镓(Ga A s)等半导体器件的出现极大促进了有源相控阵雷达的迅速发展,有源相控阵雷达大量取代现役的机械扫描雷达,代表了现代雷达的 #6 # *收稿日期:2007-10-18;修回日期:2007-12-28

8分钟就懂的毫米波雷达系统及毫米波技术发展趋势

8 分钟就懂的毫米波雷达系统及毫米波技 术发展趋势 随着ADAS 普及率的提升,要能够全方位覆盖汽车周围环境的感测,一辆汽车会装载“长+ 中+ 短”多颗毫米波雷达,到了最终L5 级自动驾驶阶段甚至超过10 颗,预计2021 年全球毫米波雷达的出货量将达到8400 万个。 在上一篇《毫米波雷达在ADAS 中的应用》中,麦姆斯咨询提到随着ADAS 普及率的提升,要能够全方位覆盖汽车周围环境的感测,一辆汽车会装载“长+ 中+ 短”多颗毫米波雷达,到了最终L5 级自动驾驶阶段甚至超过10 颗,预计2021 年全球毫米波雷达的出货量将达到8400 万个。这是一个可预见的庞大市场,所以无论是传统的汽车Tier 1 厂商,还是新兴的初创企业,都纷纷加入到汽车雷达产业中来,希望能分一杯羹! 不过现实的竞争又是很残忍的。首先,汽车的空间容量有限,特别是现在汽车主流是向轻便、节能方向发展,别说增加零部件了;其次,精明的消费者只接受加量不加价,性能提高了,价格还得降低。所以,能不能抢到市场先机,摆在各家毫米波雷达厂商面前的主要问题是如何实现“更小巧、更便宜、更智能”的毫米波雷达!带着这些疑问,今天我们来了解一下车载毫米波雷达系统及其核心元器件,探一探毫米波雷达技术的发展趋势。 毫米波雷达系统基本结构在《认识毫米波雷达》文章中,我们

知道了毫米波雷达是基于多普勒原理,根据回波和发射波之间的时间差和频率差来实现对目标物体距离、速度以及方位的测量。根据辐射电磁波方式不同,毫米波雷达主要有脉冲和连续波两种工作方式(图1)。其中连续波又可以分为FSK(频移键控)、PSK(相移键控)、CW(恒频连续波)、FMCW(调频连续波)等方式。 图 1 、毫米波雷达工作方式 FMCW 雷达具有可同时测量多个目标、分辨率较高、信号处理复杂度低、成本低廉、技术成熟等优点,成为目前最常用的车载毫米波雷达,德尔福(Delphi)、电装(Denso)、博世(Bosch)等Tier 1 供应商均采用FMCW 调制方式。 以FMCW 为例(图2),毫米波雷达系统主要包括天线、前端收发组件、数字信号处理器(DSP)和控制电路,其中天线和前端收发组件是毫米波雷达的最核心的硬件部分。以下将分别详细介绍。

毫米波雷达传感器 – 什么是毫米波,江苏数智元科技有限公司

毫米波雷达传感器–什么是毫米波,江苏数智元科技有限公司 毫米波是一项极有价值的传感技术,可用于检测物体并提供物体的距离、速度和角度信息。这是一项非接触式技术,工作频谱范围为30GHz 至 300GHz。由于该技术使用较小的波长,因此可以提供亚毫米的距离精度,此外该技术还能够穿透塑料、墙板和衣服等特定的材料,并且不受雨、雾、灰尘和雪等环境条件的影响。TI 具有两个毫米波传感器系列,即用于汽车的AWR 毫米波传感器和用于工业、无人机和医疗应用的 IWR 毫米波传感器。 毫米波传感器使用毫米(mm) 范围的波长发送信号。这被视为电磁谱中的短波长,是该技术的优势之一。处理毫米波信号所需的系统组件(如天线)的尺寸确实很小。短波长的另一项优势是高分辨率。在76-81GHz 的频率下,将距离解析为波长的毫米波系统的精度可达到毫米级。 此外,在此频谱范围内运行使得毫米波传感器具备一些有趣的特性,原因如下: ?能穿透材料:穿透塑料、墙板和衣服 ?高度定向:形成具有1°精度的紧凑波束 ?与光类似:可以使用标准光学技术进行聚焦和转向 ?较大的绝对带宽:能够区分两个靠近的物体

发送信号可以采用不同类型的波形,包括脉冲、移频键控(FSK)、连续波(CW) 和调频连续波形(FMCW)。毫米波传感器实现了快速FMCW,从而可以在密集场景中实现可靠运行、快速传感以及更低的模糊性。快速FMCW 还能够提供针对物体的距离和速度提供精确的测量,从而使TI 毫米波传感器能够提供多维传感。 完整的毫米波雷达系统包括发送(TX) 和接收(RX) 射频(RF) 组件,以及时钟等模拟组件和模数转换器(ADC)、微控制器单元(MCU) 和数字信号处理器(DSP) 等数字组件。并设计了集成这些组件且基于CMOS 的毫米波雷达器件。

毫米波雷达的详细资料介绍和其应用说明

毫米波雷达的详细资料介绍和其应用说明 所谓的毫米波是无线电波中的一段,我们把波长为1~10毫米的电磁波称毫米波,它位于微波与远红外波相交叠的波长范围,因而兼有两种波谱的特点。毫米波的理论和技术分别是微波向高频的延伸和光波向低频的发展。 所谓的毫米波雷达,就是指工作频段在毫米波频段的雷达,测距原理跟一般雷达一样,也就是把无线电波(雷达波)发出去,然后接收回波,根据收发之间的时间差测得目标的位置数据。毫米波雷达就是这个无线电波的频率是毫米波频段。 由于毫米波的波长介于厘米波和光波之间,因此毫米波兼有微波制导和光电制导的优点。同厘米波导引头相比,毫米波导引头具有体积小、质量轻和空间分辨率高的特点。与红外、激光、电视等光学导引头相比,毫米波导引头穿透雾、烟、灰尘的能力强,具有全天候(大雨天除外)全天时的特点。另外,毫米波导引头的抗干扰、反隐身能力也优于其他微波导引头。 毫米波雷达是测量被测物体相对距离、现对速度、方位的高精度传感器,早期被应用于军事领域,随着雷达技术的发展与进步,毫米波雷达传感器开始应用于汽车电子、无人机、智能交通等多个领域。 毫米波雷达的特性 1、频带极宽,在目前所利用的35G、94G这两个大气窗口中可利用带宽分别为16G和23G,适用与各种宽带信号处理; 2、可以在小的天线孔径下得到窄波束,方向性好,有极高的空间分辨力,跟踪精度高; 3、有较高的多普勒带宽,多普勒效应明显,具有良好的多普勒分辨力,测速精度较高; 4、地面杂波和多径效应影响小,跟踪性能好; 5、毫米波散射特性对目标形状的细节敏感,因而,可提高多目标分辨和对目标识别的能力与成像质量; 6、由于毫米波雷达以窄波束发射,具有低被截获性能,抗电子干扰性能好;

智能驾驶汽车常用雷达传感器综述(收藏版)

智能驾驶汽车常用雷达传感器综述 雷达传感器及优缺点 1)雷达传感器 智能车要实现在未知环境中的自主行驶,必须要具备在各种环境中获得实时可靠的外部信息的能力。在国内外智能车开发过程中,使用最多的环境感知传感器除了机器视觉外就是雷达。根据雷达波段的不同主要包括激光雷达、毫米波雷达和超声波雷达。从美国的DAPAR 挑战赛到中国的“智能车未来挑战赛”,几乎每一辆参赛的自主车都有激光雷达的身影,图中用红色矩形标注的区域均表示自主车使用各种类型的激光雷达,这其中包括单线激光雷达、多线激光雷达、毫米波雷达等,如错误!未找到引用源。所示。 智能车雷达传感器配置 目前激光雷达在智能车领域主要应用于障碍检测、动态障碍检测识别与跟踪、路面检测、定位和导航、环境建模等方面。激光雷达根据探测原理,可以分为单线(二维)激光雷达和多线(三维激光雷达),其中三维激光雷达可以分为单向多线和三维全向激光雷达。其中单线扫描激光雷达只有一条扫描线,通过旋转扫描得到一条线上的深度信息,如德国SICK光电设备公司研发的LMS系列激光雷达;多线扫描激光雷达通过多条扫描线的旋转扫描,得到多条线上的深度信息,如德国IBEO公司的LD ML激光雷达;三维全向激光雷达则扫描的是一个空间,得到一个空间内的深度信息。

2)雷达传感器的优缺点 雷达与摄像机的根本不同在于其环境探测模式属于主动探测,也就是雷达属于主动传感器,即雷达对物体的感知信息来源于自身,而摄像机作为被动传感器则是被动接受外界环境中物体的信息,因此相对于机器视觉而言,雷达受外界环境影响小,在深度信息的获取上,其可靠性和精确性要高于被动传感器。 除此之外,雷达相对于摄像机等其它传感器相比有以下优势:激光雷达采用主动测距法,接收到的是物体反射回的激光脉冲,从而使得激光雷达对环境光的强弱和物体色彩差异具有很强的鲁棒性;激光雷达直接返回被测物体到雷达的距离,与立体视觉复杂的视差深度转换算法相比更为直接,而且测距更为准确;飞点单线或多线扫描激光雷达每帧只返回几百到几千个扫描点的程距,相比摄像机每帧要记录百万级像素的信息,前者速度更快,实时性更好;另外,激光雷达还具有视角大、测距范围大等优点。 雷达的最大缺点在于其制造工艺复杂,成本较高,尤其是国内在雷达研制方面实力尚存不足,该领域仍然受制于国外先进国家的技术垄断,一台性能较好的激光雷达成本可能达到一台摄像机的10倍甚至更多,这在一定程度上使其广泛应用受到限制。但是作为一项前沿技术研究,智能驾驶在起步发展不可避免要经历高投入的阶段,目前国内一些大学和科研单位也正致力于研发国产雷达,相信不久的将来国产雷达的研究进度会拉近与智能驾驶发展的距离,减小价格对智能车推广应用的阻碍。 激光雷达的感知技术 1)障碍物检测:激光雷达感知技术中障碍物检测研究最多,一般是通过测量智能车前方的高度信息确定障碍物的分布。 2)动态障碍物跟踪:基于激光雷达的动态障碍跟踪是环境理解的重要组成部分,在日常的环境中,动态障碍物跟踪主要包括行人跟

毫米波雷达

毫米波雷达到目前为止是车用探测雷达中最为重要的探测部件,但目前的毫米波雷达只能进行二维扫描和平面扫描。 毫米波雷达与其他传感器对比,具有工作频率高,波长短,具有较高 的分辨率,同时具备全天候测量能力,对比天气影响因素较小,雨雪天气 情况下依然能够正常使用,特别适用于车辆使用。 一、毫米波雷达系统工作过程 传统毫米波雷达通过辐射的毫米波利用对探测物的反射波进行定位与回波显示,其工作的过程主要是: 雷达通过射频系统辐射电磁波对被探测物体进行电磁波的检测与扫描,利用反射回来的电磁波,进行放大与信号解析计算,可以计算出物体 的远近距离以及结合不同的方位角计算出物体的左右间距离。利用多普勒 效应在最终计算出移动物体探测的速度,方位等。 雷达系统通过辐射电磁波和接收物体反射电磁波对目标进行检测和定位,其工作过程主要为: 雷达通过天线发射特定波形的电磁波,在有效辐射范围内被目标截获,目标反射电磁波至很多方向上,其中一部分能量返回至天线处被雷达接收,并通过放大,信号处理等过程最终计算出目标相对雷达的位置,移动速度,方位等信息。 现阶段毫米波雷达主要广泛应用于车辆前部,进行车辆前部碰撞预警,主要波束的工作模式为连续波和雷达脉冲波束,工作模式为连续波束,主 要波形为LMCW,CW,FSK。 毫米波雷达系统包含射频模块,信号处理模块,以及电路部分,目前 的毫米波雷达俯仰角一般为平行于水平面±2度,形成低俯仰角平面波束,对前方车辆能够进行位置速度的测量。 二、车载毫米波雷达数据处理方式研究对比 目前的车载毫米波雷达对于探测到的回波数据直接使用平面探测数据,或者进行毫米波数据探测计算,根据车辆运动的特征情况,形成毫米 波雷达报警信号,目前报警信号分为两种: 一种为阈值报警,当达到一定的距离时,信号进行报警,此种报警方式较

ARS408-2177GHz长距离毫米波雷达传感器

ARS 408-21 77GHz长距离毫米波雷达传感器 ARS 408-21探测区域示意图 安全、可靠、鲁棒、轻量化设计 ARS408-21是大陆40X毫米波雷达传感器系列中最新推出的高端产品,可以适用于不同的应用场景 典型应用领域: - 车辆前向防撞(适用于ADAS、自动驾驶等场景) - 前向距离控制、自动跟车(适用于ADAS、自动驾驶等场景) - 远程区域监控(适用于危险或不能进入的区域) - 目标分类 - 目标检测 测量原理: ARS 408-21采用快斜率FMCW调频体制,在一个测量周期内可以独立测量目标距离与速度,目标的实时刷新率为17Hz。ARS408-21可在极短的时间内探测到远达250m的目标,并能分辨两个目标的相对角度与速度 优点: 快速安全:ARS 408-21很好的处理了测量性能与高安全性之间的矛盾,可实时检测目标的距离并根据当前车速判断是否存在碰撞风险 可靠:具有自动故障检测功能,可识别传感器问题,并自动输出故障码 鲁棒、轻量化设计:通过使用相对简单的雷达测量技术,以及在汽车行业的深度研发和批量生产基础,可以保证产品鲁棒和轻量化性能

ARS 408-21产品参数 测量性能一般目标(非反射目标) 测距范围0.20 - 250m (长距模式),0.20 - 70m / 100m (短距模式,±45°范围内),0.20 - 20m (短距模式,±60°范围内) 距离测量分辨率点目标,非跟踪1.79m(长距模式),0.39m(短距模式,0.2m@standstill),在满足1.5 到2倍分辨率的条件下可对两个物体进行区分 距离测量精度点目标,非跟踪±0.40 m(长距模式),±0.10m(短距模式,±0.05m@standstill) 水平角分辨率1.6°(长距模式),3.2°@ 0° / 4.5°@±45° / 12.3°@±60°(短距模式),在满足1.5 到2倍分辨率的条件下可对两个物体进行区分 水平角精度点目标,非跟踪±0.1° (长距模式),±0.3°@0° / ±1°@±45° / ±5°@±60°(短距模式) 速度范围-400 km/h...+200 km/h (-表示远离目标,+表示靠近目标) 速度分辨率0.37 km/h (长距模式),0.43 km/h (短距模式)速度精度 ±0.1km/h 天线通道数4TX / 6RX = 24通道= 2TX / 6RX(长距模式)、 2TX / 6RX(短距模式),使用数字波束合成技术(DBF) 循环周期长距和短距均约60ms ARS 408双波束(长距和短距)同时工作,不可切换,检测到的目标按距离远近或者RCS大小依次输出,默认按距离由近及远输出。 操作条件 雷达发射频率遵循ETSI&FCC 76…77GHz 传输能力平均/峰值EIRP 14.1dBm@77GHz/<35.1dBm 扫频带宽500MHz 电源 +8.0V…32V DC 功耗典型值:6.6W/550mA;峰值:12W/1.0A 操作温度-40℃ (85) 存储温度-40℃ (90) 冲击500m/ s2@6ms 半正弦 振动20[(m/s2)2/Hz]@10Hz/0.14[(m/s2)2/Hz]@1000Hz(峰值) 防护等级IP 6k 9k, IP6k7 接口类型 监视功能自我监视(自动防故障设计) 接口1xCAN-高速500 kbit/s 外壳 尺寸W*L*H 137.25x90.8x30.66mm 重量 320g 材料外壳前端/后盖PBT GF 30 黑/AC-47100压铸铝或EN AW5754 AIMg3 压铸铝

毫米波传感器基础知识

毫米波传感器基础知识 Cesar Iovescu 雷达应用经理 Sandeep Rao 德州仪器 (TI)雷达系统架构师

介绍 毫米波 (mmWave) 是一类使用短波长电磁波的特殊雷达技术。雷达系统发射的电磁波信号被其发射路径上的物体阻挡继而会发生反射。通过捕捉反射的信号,雷达系统可以确定物体的距离、速度和角度。 毫米波雷达可发射波长为毫米量级的信号。在电磁频谱中,这种波长被视为短波长,也是该技术的优势之一。诚然,处理毫米波信号所需的系统组件(如天线)的尺寸确实很小。短波长的另一项优势是高准确度。工作频率为 76–81GHz(对应波长约为 4mm)的毫米波系统将能够检测小至零点几毫米的移动。 完整的毫米波雷达系统包括发送 (TX) 和接收 (RX) 射频 (RF) 组件,以及时钟等模拟组件,还有模数转换器 (ADC)、微控制器 (MCU) 和数字信号处理器 (DSP) 等数字组件。过去,这些系统都是通过分立式组件实现的,这增加了功耗和总体系统成本。 其复杂性和高频率要求使得系统设计颇具挑战性。 德州仪器 (TI) 已经克服了这些挑战,并且设计出了基于互补金属氧化物半导体 (CMOS) 的毫米波雷达器件,该器件集成了时钟等 TX-RF 和 RX-RF 组件,以及 ADC、MCU 和硬件加速器等数字组件。TI 的毫米波传感器产品组合中的某些系列集成了 DSP,用于提供额外的信号处理功能。 TI 器件可实现一种称为调频连续波 (FMCW) 的特殊毫米波技术。顾名思义,FMCW 雷达连续发射调频信号,以测量距离以及角度和速度。这与周期性发射短脉冲的传统脉冲雷达系统不同。

为什么毫米波雷达是自动驾驶不可或缺的传感器

解读:为什么毫米波雷达是自动驾驶不可或缺的传感器?导语:毫米波雷达在ADAS领域很难被取代,虽有一些缺点,但它也是唯一能全天候工作的传感器。 *毫米波雷达产品 在智能驾驶传感器领域,和激光雷达(LiDAR)相比,毫米波雷达(Millimeter-Wave Radar)更接地气,在技术上已非常成熟,而且其市场出货量相当可观,以中国市场为例,2015年车载毫米波雷达销量为180万颗,大概平均每12台车搭载1颗毫米波雷达。此外,毫米波雷达在欧洲的普及率非常高。 一、毫米波频段的划分 毫米波实质上就是电磁波。毫米波的频段比较特殊,其频率高于无线电,低于可见光和红外线,频率大致范围是10GHz—200GHz。毫米波介于微波(Micro waves)和THz(1000GHz)之间,可以说是微波的一个子集。

在这个频段,毫米波相关的特性使其非常适合应用于车载领域。目前,比较常见的车载领域的毫米波雷达频段有三类。 其一是24—24.25GHz这个频段,目前大量应用于汽车的盲点监测、变道辅助。雷达安装在车辆的后保险杠内,用于监测车辆后方两侧的车道是否有车、可否进行变道。这个频段也有其缺点,首先是频率比较低,另外就是带宽(Bandwidth)比较窄,只有250MHz。 另一个频段就是77GHz,这个频段的频率比较高,国际上允许的带宽高达800MHz。据袁帅介绍,这个频段的雷达性能要好于24GHz的雷达,所以主要用来装配在车辆的前保险杠上,探测与前车的距离以及前车的速度,实现的主要是紧急制动、自动跟车等主动安全领域的功能。 第三类应用频段就是79GHz—81GHz,这个频段最大的特点就是其带宽非常宽,要比77GHz的高出3倍以上,这也使其具备非常高的分辨率(雷锋网(公众号:雷锋网)新智驾注:后文会对“分辨率”有详细阐释),可以达到 5cm。这个分辨率在自动驾驶领域非常有价值,因为自动驾驶汽车要区分行人等诸多精细物体,对带宽的要求很高。袁帅表示,这个频段在未来的自动驾驶领域会有很广泛的应用。 而在波长方面,24GHz毫米波的波长是1.25cm,而77GHz毫米波的波长大概是4mm,毫米波的波长要比光波的波长长1000倍以上,所以它对物体的穿透能力更强。

77G毫米波雷达传感器难点

汽车行业如果说有什么教训的话,那就是市场换不来核心技术。而且,核心技术往往还买不来,智能汽车核心零部件领域亦是如此。笔者今天要说的产品是外企高度垄断的77GHZ 毫米波雷达。77GHZ毫米波雷达是智能汽车上必不可少的关键部件,是能够在全天候场景下快速感知0-300米范围内周边环境物体距离、速度、方位角等信息的传感器件。 据了解,该产品的核心技术目前仍然是掌握在Bosch、Delphi、Denso、TRW、Conti等几大跨国巨头的手里,基本不单独向国内销售,要买的话只能购买全套系统,价格当然就不菲了。改革开放三十年,除了市场换不来技术的教训外,还有一个真理,那就是:瞄准国外对中国技术封锁的领域,采用进口替代策略,只要技术过关,产品做的差不多,就一定能赚个盆满钵满。进口替代也不是谁都能替代的,若这么容易就突破了,欧美发达国家凭什么享受高福利呢。举例来说,在77GHZ毫米波雷达领域,其技术和整体难度有以下几点: 1.需要丰富的雷达系统和毫米波射频设计经验与能力。而这一领域的人才多集中在军方和国外厂商手里,技术封锁、器件禁运、测试环境搭建困难,甚至连一份Datasheet和Demo都找不到,这都是77G毫米波雷达创业者要面对的现实外部条件。 2.77G毫米波雷达需要非常高的可靠性设计与验证过程。需要从系统、材料、软硬件、结构、测试验证、生产工艺、一致性等多方面考虑,远高于普通消费级电子产品,也高于电信级产品可靠性要求,产品本身要达到ASIL-D,企业要达到ISO16949。举一个例子:毫米波雷达是工作温度范围是-40-125度。那意味着BOM中几乎所有的物料都得是汽车级的!

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