在毫米波雷达技术上无人驾驶领域到底有什么作用？

毫米波、激光技术在无人车领域皆具有重要应用，目前尤以毫米波相关技术更为火热。无人车驾驶研发过程中，常以毫米波雷达作为无人驾驶传感器之一。原因在于，毫米波传感器相比较激光雷达以及摄像头而言，测量距离较远，且在雨雪等恶劣天气情形下还能维持稳定工作。由此可见，毫米波技术在无人车领域内所发挥的重要作用。这篇文章中，将向大家详细介绍毫米波雷达的相关知识以及如何将毫米波运用在无人车当中。

毫米波雷达市场概况

目前毫米波雷达技术主要由大陆、博世、电装、奥托立夫、Denso、德尔福等传统零部件巨头所垄断，特别是77GHz毫米波雷达，只有博世、大陆、德尔福、电装、TRW、富士通天、Hitachi等公司掌握。2015年，博世及大陆汽车雷达市场占有率均为22%，并列全球第一。

博世的长距离毫米波雷达产品是其核心产品，探测距离可以达到250米，是目前探测距离最远的长距离毫米波雷达，主要用在自巡航控制系统ACC中。大陆较为全面，其主力产品则为24GHz毫米波雷达。Hella则是以24GHz雷达为其核心，客户范围最广，24GHz领域市场占有率全球第一。

在毫米波雷达的频率选择上，各个国家主要有三种波段——24GHz、60 GHz、77 GHz，而目前正在向77GHz靠拢。欧洲和美国选择的是对77GHz的集中研究，而日本则选用了60GHz的频段，随着世界范围77G Hz毫米波雷达的广泛应用，日本也逐渐转入了77GHz毫米波雷达的开发。

目前毫米波雷达主要是以24GHz SRR(Short Range Radar)系统+77GHz LRR(Long Range Radar)系统的形式出现，24GHz毫米波雷达主要负责短距离探测，而77GHz毫米波雷达主要负责远距离探测。

1、77GHz雷达相对于24GHz雷达体积更小。77GHz雷达波长不到24GHz的三分之一，所以收发天线面积大幅减小，整个雷达的尺寸有效下降，对于追求小型化非常有利。

2、77GHz雷达可以同时满足高传输功率和宽工作带宽，同时满足这两点使得其可以同时做到长距离探测和高距离分辨率。

3、77GHz雷达在天线、射频电路、芯片等的设计和制造难度更大，技术成熟度较低，目前成本更高。

另外， ITU在2015年将79GHz划归为汽车安全领域应用，此频段可检测行人并可针对多个目标，未来可能替代24GHz成为短距离雷达，被广泛应用。

毫米波雷达的优势

毫米波雷达具有波长短、频带宽(频率范围大)，穿透能力强的特点，这些特点形成了毫米波雷达的优势：

1、穿透能力强，不受天气影响。大气对雷达波段的传播具有衰减作用，毫米波雷达无论在洁净空气中还是在雨雾、烟尘、污染中的衰减都弱于红外线、微波等，具有更强的穿透能力。毫米波雷达波束窄、频带宽、分辨率高，在大气窗口频段不受白天和黑夜的影响具有全天候的特点。

2、体积小巧紧凑，识别精度较高。毫米波波长短，天线口径小，元器件尺寸小，这使得毫米波雷达系统体积小重量轻，容易安装在汽车上。对于相同的物体，毫米波雷达的截面积大、灵敏度较高，可探测和定位小目标。

3、可实现远距离感知与探测。毫米波雷达分为远距离雷达(LRR)和近距离雷达(SRR)，由于毫米波在大气中衰减弱，所以可以探测感知到更远的距离，其中远距离雷达可以实现超过200m的感知与探测。

毫米波雷达指工作在毫米波波段的雷达，是测量被测物体相对距离、相对速度、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。

同超声波雷达相比，毫米波雷达具有体积小、质量轻和空间分辨率高的特点。与红外、激光、摄像头等光学传感器相比，毫米波雷达穿透雾、烟、灰尘的能力强，具有全天候全天时的特点。另外，毫米波雷达的抗干扰能力也优于其他车载传感器。由于毫米波在大气中衰减弱，所以可以实现更远距离的探测与感知，其中远距离雷达可以实现超过200米的感知与探测。

目前各个国家对车载毫米波雷达分配的频段各有不同，但主要集中在24GHz和77GHz。

频段在24GHz左右的毫米波雷达检测距离有限，因此常用于检测近处的障碍物，常被用来实现的功能有盲点检测、变道辅助等，主要为换道决策提供感知信息。

而性能良好的77GHz雷达的最大检测距离可以达到160米以上，因此常被安装在前保险杠上，正对汽车的行驶方向。长距离毫米波雷达能够用于实现紧急制动、高速公路跟车等功能;同时也能满足自动驾驶领域，对障碍物距离、速度和角度的测量需求。

无人驾驶毫米波雷达毫米波雷达应用毫米波雷达是L2及以上自动驾驶系统的标配，也是当下无人驾驶领域较为集中的竞争热点。眼下，国内汽车雷达制造商，正不断开发和基于车载防撞雷达单片收发芯片技术的成套解决方案，匹配更多更丰富的应用场景。

近年来，随着光、机、电、算等底层架构的不断成熟，无人驾驶汽车成为了人工智能应用的行业热点。在2019年7月召开的第四届全球人工智能与机器人峰会上，有投资专家明确表示，2025年是无人驾驶起飞的一个时间点，可能出现在美国，也可能是在中国，这取决于基础设施还有最新技术的探索。

业内专业人士称，无人驾驶未来将会变成一个可能为客户赚钱的资产，可能会产生比房地产更高的收益。另外，在中国汽车工程学会此前发布的“节能与新能源汽车技术路线图”中也提到，至2020年，中国的汽车产业规模将达3000万辆，驾驶辅助/部分自动驾驶车辆的市场占有率将达50%。

无人驾驶的发展热潮，拉动了诸多技术创业者的纷纷涉足。近段时间以来，国内车企关于无人驾驶汽车的研发和测试捷报频传。先是吉利汽车宣布将在2022年亚运举办期间，在特定区域内使用完全无人驾驶的车辆。随后再有报道称，百度宣称其新一代无人巴士车阿波龙二代将很快推出。

而就在不久前，百度与中国一汽红旗共同打造的国内首批量产自动驾驶出租车在湖南长沙展开了上路测试。有消息称，长沙市民有望在年底之前率先体验到中国首批自动驾驶出租车。

无人驾驶的传感层

关于汽车智能化的技术要求，国际汽车工程师协会(SAE International)制定了一套标准，把自动驾驶分为了L0-L5，其中L0指的是无自动驾驶，即人工驾驶;而汽车的驾驶辅助(L1、L2)中，需要包括摄像头、毫米波雷达、激光雷达等各种传感器的技术支持。

从技术架构上来说，实现车辆无人驾驶需要两方面需求，一是汽车内部要求，高级驾驶辅助系统(ADAS);二是汽车外部配置车联网(V2X)。而其中的关键技术为环境感知，也就是传感层。

传感层被比作为车辆的眼睛，需要车载摄像头、车载毫米波雷达、车载激光雷达和车载超声波雷达等传感器共同作用。

毫米波雷达在汽车领域其实已经有多年应用。汽车引入毫米波雷达最初主要是为了实现盲点监测和定距巡航，而随着技术的发展这两个特性也渐渐从高端车专用普及到了几乎所有车型。可以说汽车界对于毫米波雷达并不陌生，但是随着最近自动驾驶概念的走红，毫米波雷达在汽车领域的关注度获得了极大提升。

为什么自动驾驶需要毫米波雷达?众所周知，自动驾驶中与常规汽车中传感器最大的不同是加入了LiDAR和摄像头，LiDAR采用激光测距技术可以获得汽车周围空间的三维点云，实现环境建模;而摄像头则帮助自动驾驶系统实现场景的语义化分割和理解。举例来说，LiDAR可以检测到前方若干米处有一个标牌，而摄像头则可以帮助理解标牌上的内容，是限速标志还是和驾驶无关的广告等。

然而，LiDAR和摄像头都使用了光波段的电磁波，这个波段的电磁波有一个特点就是透射和绕射性能都不好，因此一旦有遮挡就很难使用。因此，在雨天、雾天等场合，LiDAR和摄像头几乎就无法工作了，这时候为了能自动驾驶必须依靠毫米波雷达。毫米波雷达与LiDAR最大不同的地方就是毫米波波段的电磁波不会受到雨、雾、灰尘等常见的环境因素影响，在这些场景下都能顺利工作，因此毫米波雷达可以说是自动驾驶稳定工作的重要保障。

毫米波雷达无论对于奥迪这样专注于L1-L3辅助驾驶的保守型车厂，还是对于Waymo，Uber这样想一步到位实现L4-L5的激进型自动驾驶初创公司都有很重要的意义。对于传统车厂来说，毫米波雷达在盲点监测、定距巡航等原应用上的一些渐进式扩展可以成为辅助驾驶(如自动换线)中的重要组成部分，而对于激进型自动驾驶初创公司来说高精度毫米波雷达则是其无人驾驶系统可靠性的重要保障，结合LiDAR和摄像头做传感器融合可以实现所有气候环境下的自动驾驶，因此如果没有毫米波雷达的话无人车恐怕都没法真正上路。