汽車毫米波雷達(dá)
汽車前碰撞預(yù)警毫米波雷達(dá)是專用于機(jī)動車駕駛輔助系統(tǒng)ADAS（Advanced Driving Assistant System）的微波雷達(dá)傳感器，主要用于主動碰撞避免或預(yù)碰撞系統(tǒng)（Collision avoidance system或Precrash system）、自動緊急制動系統(tǒng)(AEB)、自適應(yīng)巡航系統(tǒng)ACC（Adaptivecruise control）、盲點(diǎn)檢測BSD（Blind spot detection）、前防追尾預(yù)警（FCW）、車道改變輔助(LCA)/ 偏移報(bào)警系統(tǒng)LDWS（ Lanedeparture warning system）、TTC 安全車距預(yù)警、后方橫向交通告警(RCTA)，輔助機(jī)動車完成障礙物規(guī)避功能。

汽車前碰撞預(yù)警毫米波雷達(dá)則克服了紅外、激光、攝像頭（光學(xué)技術(shù)價(jià)格低廉且技術(shù)簡單，但全天候工作效果不好）、超聲波（受天氣狀態(tài)影響大，探測距離短，多用于倒車保護(hù)）上述幾種探測方式在汽車防撞探測中的缺點(diǎn)，具有穩(wěn)定的探測性能和良好的環(huán)境適應(yīng)性。不僅可測量目標(biāo)距離，還可測量目標(biāo)物體的相對速度及方位角等參數(shù)，是未來無人自動駕駛的必選傳感器。此外，毫米波雷達(dá)結(jié)構(gòu)簡單、發(fā)射功率低、分辨率和靈敏度高、天線部件尺寸小，已成為汽車主動防撞雷達(dá)的首選。
當(dāng)前的汽車前碰撞預(yù)警毫米波雷達(dá)主要有24GHz和77GHz兩個(gè)頻段。Wayking24GHz雷達(dá)系統(tǒng)主要實(shí)現(xiàn)近距離探測（SRR）已經(jīng)廣泛用在植保無人機(jī)做為定高雷達(dá)使用，而77GHz系統(tǒng)主要實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)距離的探測（LRR），或者是兩種系統(tǒng)結(jié)合使用，實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)近距離的探測。
汽車前碰撞預(yù)警雷達(dá)微波防撞系統(tǒng)：當(dāng)前市場上的代表廠家有:荷蘭NXP(恩智浦)、德國的Continental(大陸)Bosch(博士)、Wayking（渭成）。
毫米波雷達(dá)歷史
1941年6月22日，納粹德國在損失飛機(jī)1977架、飛行員2585人的情況下，仍無法取得英吉利海峽的制空權(quán)優(yōu)勢，更無法借由空襲瓦解英國的地面和海軍戰(zhàn)力，不得不放棄入侵英國的“海獅計(jì)劃”，持續(xù)一年多的不列顛空戰(zhàn)以納粹德國的失敗而告終。英國之所以能夠抵得住德國戰(zhàn)車的進(jìn)攻、贏得不列顛空戰(zhàn)，（主要是這戰(zhàn)車過不了海）除了“噴火”和“颶風(fēng)”這樣的明星戰(zhàn)機(jī)發(fā)揮巨大作用外，還有一個(gè)幕后大功臣—被稱為“本土鏈”（Chain Home）的對空雷達(dá)。
世界上第一部實(shí)用化的雷達(dá)就是由那位發(fā)明蒸氣機(jī)的詹姆斯·瓦特的后代、英國科學(xué)家羅伯特·沃森·瓦特爵士研制。為盡可能早的對納粹飛機(jī)進(jìn)行預(yù)警，1936年5月英國空軍決定在本土大規(guī)模部署這種雷達(dá)，也就是“本土鏈”雷達(dá)的雛形，到1939年初，共有20個(gè)雷達(dá)站投入使用。在納粹德國“海獅計(jì)劃”實(shí)施前，英國已建成了2道雷達(dá)探測網(wǎng)，共51座雷達(dá)站。這些雷達(dá)為抵御德國空軍的空襲做出了重要貢獻(xiàn)，從此開啟了后續(xù)毫米波雷達(dá)在各個(gè)領(lǐng)域廣泛應(yīng)用的八十年。

英國本土鏈”雷達(dá)
在車載毫米波雷達(dá)研究方面，歐美國家也一直走在世界前列，博世、大陸、海拉等幾家公司壟斷全球市場。毫米波雷達(dá)在汽車領(lǐng)域的應(yīng)用可以追溯到80年代初期。一些歐美國家的大學(xué)和研究機(jī)構(gòu)逐步開始車載毫米波雷達(dá)技術(shù)的研究。80年代中期，歐洲制定“歐洲高效安全交通系統(tǒng)計(jì)劃”（PROME THE US），引發(fā)了歐洲、日本等汽車大國的雷達(dá)技術(shù)研究和發(fā)展。1995年，三菱汽車基于毫米波雷達(dá)在Diamante上首次使用了“車前距離控制”系統(tǒng)（PreviewDistance Control），不過這套系統(tǒng)只能算是自適應(yīng)巡航的早期版本，因?yàn)橹皇峭ㄟ^控制油門以及降擋來降低車速，自身并不會干預(yù)剎車。直到1999年，奔馳在S級上面首次應(yīng)用了真正的自適應(yīng)巡航系統(tǒng)，開啟了輔助駕駛的時(shí)代，名字想必大家都不陌生，叫做Distronic。早期的車載毫米波雷達(dá)芯片主要采用砷化鎵（GaAs) 工藝，一個(gè)毫米波雷達(dá)中需要至少配備7到8顆以上的RF芯片，且工作在24GHz頻段，雷達(dá)波長較長，導(dǎo)致毫米波雷達(dá)體積過大、過于笨重，大概有筆記本電腦體積那么大。所以成本也非常昂貴，類似于今天的激光雷達(dá)，只能應(yīng)用在少量的高端車型上。2000年初，鍺硅(SiGe)工藝的發(fā)展，大大提高了毫米波雷達(dá)芯片的集成度，一個(gè)毫米波雷達(dá)只需要2到5顆MMICs、1到2顆BBICs，成本下探到千元級別，但是滲透率仍然很低，目前中高端車型中普遍采用的量產(chǎn)77GHz毫米波雷達(dá)就是采用這種工藝。2017年，TI推出了基于CMOS工藝的高集成度77GHz毫米波雷達(dá)芯片，適用于中短距場景的AWR1642 系列將前端MMIC RF、DSP和MCU三個(gè)模塊集成在一個(gè)77GHz毫米波雷達(dá)SOC芯片上，顯著降低了毫米波雷達(dá)成本，大幅拉低了車載毫米波雷達(dá)的硬件開發(fā)難度。更牛逼的是，針對近距離場景，TI打造了集成度更高的天線片上集成(AoP)芯片，將天線集成在芯片里，碎了天線工程師的飯碗，將毫米波雷達(dá)價(jià)格拉低到百元級別。眾所周知，相比其他雷達(dá)芯片廠商，TI芯片開發(fā)具有傻瓜式的特點(diǎn)，底層軟件開發(fā)很完備，工具鏈做的很容易上手，極大的降低了入門門檻，國內(nèi)基于此芯片開啟了轟轟烈烈的車載毫米波國產(chǎn)化的征程，短短幾年間，國內(nèi)開展車載毫米波雷達(dá)產(chǎn)品研發(fā)的阿狗阿貓公司已經(jīng)達(dá)到大概3,40家，不可謂不熱鬧，不可謂不壯觀。

早期奔馳S級車上的自適應(yīng)巡航系統(tǒng)
國內(nèi)車載毫米波雷達(dá)產(chǎn)品研發(fā)歷史并不長，短短6~7年的時(shí)間，處于起步階段。目前為止真正做到大批量交付的也就上汽集團(tuán)下屬零部件公司-華域汽車，年出貨量達(dá)到20萬顆以上。作為國內(nèi)車載毫米波雷達(dá)行業(yè)的黃埔軍校，華域汽車（以下簡稱華域）開國內(nèi)之先河，2014年最早開展車載毫米波雷達(dá)產(chǎn)品的研發(fā)。但那個(gè)年代不比現(xiàn)在，77GHz毫米波雷達(dá)芯片在6年前還是高端新鮮玩意，老外禁運(yùn)，不帶玩，所以華域只能從24GHz毫米波雷達(dá)作為切入點(diǎn)。雖然是本地土豪上汽集團(tuán)的親兒子，標(biāo)準(zhǔn)的“富二代”，但當(dāng)時(shí)華域的車載雷達(dá)初創(chuàng)團(tuán)隊(duì)背景和實(shí)力并不比現(xiàn)在的雷達(dá)創(chuàng)業(yè)公司強(qiáng)到哪里去，開始都是一幫PEPS產(chǎn)品背景的跨界工程師，跟毫米波雷達(dá)沒有半毛錢關(guān)系，除了有錢、啥都沒有的情況下，不知深淺、敢為人先，一頭扎進(jìn)了毫米波雷達(dá)研發(fā)的大浪潮中。對于車載毫米波雷達(dá)這種技術(shù)門檻高、市場門檻高、產(chǎn)品化難度又大的產(chǎn)品來講，沒有專業(yè)的研發(fā)團(tuán)隊(duì)確實(shí)是個(gè)很大的問題。但是，只要有錢，就一切都不是問題了。據(jù)說當(dāng)時(shí)為了把牛人們忽悠到手，面試地點(diǎn)都安排在威海路489號，上汽的高逼格加持，豪華的辦公環(huán)境，自動加熱和沖洗的馬桶，誘人的食堂，難以抗拒的薪資，動人的情懷，華域HR為了招募團(tuán)隊(duì)，簡單粗暴、慘絕人寰，使出了渾身解數(shù)，處處彰顯著四個(gè)字：“老子有錢”。當(dāng)然做慣了洋買辦的部分總部大佬們，習(xí)慣了能用錢買來的、絕不愿費(fèi)勁巴拉自己做的作派，對土鱉團(tuán)隊(duì)的自主研發(fā)能力還是持懷疑態(tài)度的，所以華域一開始為了確保研發(fā)成功，采用了雙保險(xiǎn)策略：國外技術(shù)引進(jìn)和自主研發(fā)并行的路子。國內(nèi)團(tuán)隊(duì)自主研發(fā)，同時(shí)從smartmicro，大名鼎鼎的SMS那兒購買方案。據(jù)說為了跑步快進(jìn)，同質(zhì)電子和德賽西威搞雷達(dá)也是買的SMS家的方案。當(dāng)然，Rohling老爺子做買賣鬼得很，只賣方案，核心技術(shù)是不會給半點(diǎn)的。Rohling老爺子學(xué)識淵博，在多種雷達(dá)研究上具有很深的造詣，但是在產(chǎn)品化上還有些欠缺，比如當(dāng)初為華域設(shè)計(jì)的雷達(dá)方案，成本沒有競爭力。當(dāng)然可喜的是，華域的本土團(tuán)隊(duì)攻堅(jiān)克難、披荊斬棘，最后還是實(shí)現(xiàn)了國內(nèi)第一個(gè)24GHz雷達(dá)的大規(guī)模量產(chǎn)，有了0到1的突破之后，后續(xù)77GHz的角雷達(dá)和前向雷達(dá)也很快的實(shí)現(xiàn)了量產(chǎn)。除了華域之外，森斯泰克抱著海康的大腿，在智能安防和交通方面的雷達(dá)出貨量也很不錯(cuò)的，但是在車載雷達(dá)方面沒聽說他們家有大規(guī)模出貨量。其他大部分車載毫米波雷達(dá)研發(fā)公司，目前還處于PPT和公眾號階段，號稱做到量產(chǎn)的，也都是拿小批量樣件給客戶做個(gè)測試。畢竟車載毫米波雷達(dá)的門檻還是很高的，核心技術(shù)目前業(yè)內(nèi)還沒有普及，國內(nèi)真正掌握核心技術(shù)的大牛就那么幾個(gè)，一個(gè)巴掌的手指頭都可以數(shù)的出來。包括雷達(dá)量產(chǎn)了近20年的博世、大陸和海拉等，團(tuán)隊(duì)中掌握核心關(guān)鍵Knowhow的就那么幾個(gè)專家。此外，對于前向雷達(dá)，涉及到制動、轉(zhuǎn)向和動力系統(tǒng)，這些核心執(zhí)行機(jī)構(gòu)都掌握在博世、大陸等巨頭手里，人家用自己的毫米波雷達(dá)，控制自己的執(zhí)行機(jī)構(gòu)，提供整套方案容易的很。國內(nèi)廠商還幾乎沒有自己的執(zhí)行機(jī)構(gòu)，所以前向雷達(dá)很難做。做個(gè)Demo輸出個(gè)點(diǎn)云，對每一家來說都相對來說比較容易，但是真正走向量產(chǎn)且BOM成本和性能可以跟ABCD掰手腕，還需要加深對雷達(dá)的認(rèn)知，包括大量的系統(tǒng)、軟件、硬件核心技術(shù)需要突破，尤其是算法難題需要攻克。所以國內(nèi)很多毫米波雷達(dá)初創(chuàng)公司，開始轉(zhuǎn)向智能安防和智能交通領(lǐng)域，這些領(lǐng)域的毫米波雷達(dá)相對技術(shù)難度低、市場門檻沒有汽車行業(yè)高、利潤有點(diǎn)暴力，能夠在短時(shí)間內(nèi)看到回報(bào)，對初創(chuàng)公司而言，活下去才是第一目標(biāo)，節(jié)操和初心是像賈布斯那樣，讓人窒息來用的。做車載毫米波雷達(dá)是一個(gè)費(fèi)力不討好的力氣活，不僅需有大腿可以抱著，愿意帶著你玩，而且技術(shù)和市場門檻比較高、利潤率低，量上不去的話，基本是賠錢買賣，除非能做到像Mobileye那樣敢叫板“老子天下第一”。
除了傳統(tǒng)ADAS毫米波雷達(dá)之外，面向高級別自動駕駛的高精度感知需求，具有高分辨點(diǎn)云成像能力的4D毫米波雷達(dá)成為近兩年的行業(yè)熱點(diǎn)，國內(nèi)外一些巨頭和初創(chuàng)公司都在聚焦這一新概念產(chǎn)品，目的是在一些場景下可以替代或者彌補(bǔ)激光雷達(dá)，畢竟激光雷達(dá)的成本和可靠性在近階段還是難以落地的，在雨雪等惡劣天氣下也需要毫米波雷達(dá)擔(dān)當(dāng)精準(zhǔn)、穩(wěn)定感知的重任。所謂4D，就是3D輪廓高分辨點(diǎn)云輪廓和高精準(zhǔn)的速度信息，好比將航母上的相控陣?yán)走_(dá)所具備的能力濃縮到一個(gè)蘋果手機(jī)大小的雷達(dá)上，技術(shù)難度比傳統(tǒng)的ADAS毫米波雷達(dá)還是大幅提升。當(dāng)前4D毫米波雷達(dá)雷達(dá)主要是兩種主流路線，一種是采用傳統(tǒng)MMIC RF芯片進(jìn)行多片級聯(lián)的方式，形成多發(fā)多收天線陣列，通過天線陣列布局和算法優(yōu)化得到4D點(diǎn)云成像，比如博世的LRR5至尊版、大陸的ARS540、以及我司的產(chǎn)品等等，都是采用這種路線；另一種路線，是采用自研大規(guī)模多通道片上集成芯片， 比如以色列的Vayyar、Arbe等等，都是一顆芯片上集成48個(gè)接收通道+48個(gè)發(fā)射通道及天線。目前大陸ARS540已經(jīng)有初步樣機(jī)，但沒見到公開測試結(jié)果，據(jù)說是為寶馬電動車iX定制。距離可以探測到300m，水平角度分辨率達(dá)到1.2°_{1.68°，俯仰角度分辨率2.3°；博世的LRR5水平角度分辨率約2°，俯仰角度分辨率約2.2°；Arbe官網(wǎng)宣稱水平角度分辨率可以做到1°，俯仰角度分辨率2°。不管哪種技術(shù)路線，各家的雷達(dá)體積都差不多，大概都在12cm*13cm*3.5cm左右，說明大家都還沒有突破天線孔徑與角度分辨率之間的理論約束，要想分辨率高，必須增加天線陣面的物理尺寸。Oculii介紹自己的虛擬成像技術(shù)可以將天線通道數(shù)擴(kuò)展10}100倍，具備這樣的技術(shù)，但是在實(shí)際應(yīng)用中意義并不是很大。目前業(yè)內(nèi)通常采用4片級聯(lián)或者兩片級聯(lián)來增加收發(fā)通道數(shù)，結(jié)合MIMO技術(shù)來形成大規(guī)模虛擬陣列來提高水平向和俯仰向的角度分辨率，這種方式雖然可以相對節(jié)省成本，但是會帶來相應(yīng)的問題，即不模糊速度范圍大幅降低，如何解決這一問題也是多片級聯(lián)MIMO毫米波雷達(dá)的一個(gè)瓶頸，所以看到國內(nèi)很多雷達(dá)廠商只使用多片級聯(lián)中的2個(gè)發(fā)射通道，浪費(fèi)掉剩余的發(fā)射通道來避免速度解模糊問題。通過級聯(lián)4片Ti的AWR2243，4D毫米波雷達(dá)水平分辨率可以做到1°，俯仰角度分辨率在1.4°以內(nèi)，最大不模糊測速范圍可以達(dá)到-250km/h~+250km/h，對周圍的環(huán)境和目標(biāo)實(shí)現(xiàn)高分辨成像，相關(guān)產(chǎn)品已經(jīng)在幾家車廠的L3和L4自動駕駛上應(yīng)用。在產(chǎn)品開發(fā)過程中，突破了以下幾個(gè)核心關(guān)鍵技術(shù)：

1. 大規(guī)模虛擬天線設(shè)計(jì)技術(shù)，大幅提高水平和角度分辨率
2. 高頻RF板的多層疊構(gòu)設(shè)計(jì)和混壓技術(shù)，保證產(chǎn)品的低成本和良品率
3. 大規(guī)模天線的水平和俯仰校正快速技術(shù)
4. 滿足自動駕駛需要的雷達(dá)復(fù)雜波形設(shè)計(jì)技術(shù)
5. 最大不模糊測速范圍擴(kuò)展技術(shù)，滿足高速場景精準(zhǔn)測速的要求
6. 擴(kuò)展目標(biāo)的聚類跟蹤技術(shù)，得到目標(biāo)精準(zhǔn)的3D BoundingBox信息
   當(dāng)然，以上介紹的幾項(xiàng)技術(shù)只是簡單的舉例，要想實(shí)現(xiàn)毫米波雷達(dá)的產(chǎn)品化，還有大量的工具鏈問題、工程技術(shù)問題和算法問題需要解決。先前與眾多技術(shù)團(tuán)隊(duì)交流發(fā)現(xiàn)，團(tuán)隊(duì)實(shí)力雖然PR得震天響，但實(shí)際水平參差不齊，就連BSD毫米波雷達(dá)都處在摸著石頭過河階段，逞論難度技術(shù)更高的前向雷達(dá)和4D毫米波雷達(dá)了。有感于車載毫米波雷達(dá)入門門檻高、技術(shù)難度大、國內(nèi)相關(guān)技術(shù)底子薄的現(xiàn)狀，業(yè)內(nèi)也缺乏系統(tǒng)介紹車載毫米波雷達(dá)技術(shù)的參考書籍和資料。
   前方探測傳感器采用寬波束毫米波雷達(dá)，覆蓋范圍為前方70度角度內(nèi)200米距離內(nèi)的最多32個(gè)目標(biāo)。可以及時(shí)有效的選擇車輛正前方的危險(xiǎn)目標(biāo)進(jìn)行預(yù)警目標(biāo)跟蹤。除了對同向正常行駛的車輛，同時(shí)對插隊(duì)車輛，橫穿車輛均能很好探測。
   毫米波雷達(dá)的產(chǎn)品有這些
   77G雷達(dá)；24G雷達(dá)；77G雷達(dá)用MMIC；77G雷達(dá)用PCB；24G雷達(dá)用MMIC；24G雷達(dá)用PCB。
   汽車前碰撞預(yù)警防碰撞預(yù)警系統(tǒng)進(jìn)行三級預(yù)警，（可根據(jù)客戶需求進(jìn)行多級別預(yù)警定制），安全預(yù)警三個(gè)級別分別為：
   第一及第二級為安全距離預(yù)警，固定時(shí)間預(yù)警，根據(jù)本車速動態(tài)調(diào)整，速度越快，提醒距離越遠(yuǎn)。智能提醒用戶在不同車速情況保持安全車距。
   第三級為碰撞預(yù)警，固定預(yù)警時(shí)間，通過雷達(dá)測定相對速度，可理解為目標(biāo)車與本車的速度差。本車速度大于前車速度，有撞擊可能，速度越大，提醒距離越遠(yuǎn)。
   前向雷達(dá)：AEB（自動制動），FCW（前方碰撞預(yù)警）ACC（自適應(yīng)巡航控制)。
   后向雷達(dá)：BSD(盲點(diǎn)探測)，LCA(變道輔助)，RPC(后方碰撞預(yù)警)，RCW(后碰撞預(yù)警)。

參考鏈接：
https://mp.weixin.qq.com/s/S4qqbAI9tbNQQzCv6CzafQ

總結(jié)

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