項目四任務(wù)1：認識毫米波雷達（課件）

認識毫米波雷達智能汽車傳感器應(yīng)用技術(shù)一、課程導(dǎo)入在很長一段歷史時期，毫米波段屬于蠻荒之地。有兩個原因：第一個原因是毫米波不實用。雖然毫米波能提供更大的帶寬和更高的數(shù)據(jù)速率，但是以前的移動應(yīng)用不需要這么大的帶寬和這么高的數(shù)據(jù)速率。且毫米波具有傳播損耗太大，覆蓋范圍太小等缺點。第二個原因是，毫米波成本太高。而經(jīng)過幾十年后，發(fā)生了巨大的變化。5G的出現(xiàn)終于讓毫米波成了香餑餑。課程導(dǎo)入毫米波雷達的類型毫米波雷達的缺點毫米波毫米波雷達概念毫米波雷達的發(fā)展歷程毫米波雷達系統(tǒng)的構(gòu)成4D毫米波雷達總結(jié)5G通信毫米波雷達的優(yōu)點思考討論題（2分鐘）一、課程導(dǎo)入你知道除了通信，毫米波還應(yīng)用到哪些領(lǐng)域嗎？答：制導(dǎo)、雷達、遙感技術(shù)、臨床醫(yī)學(xué)和射電天文等領(lǐng)域。射電天文遙感制導(dǎo)課程導(dǎo)入毫米波雷達的類型毫米波雷達的缺點毫米波毫米波雷達概念毫米波雷達的發(fā)展歷程毫米波雷達系統(tǒng)的構(gòu)成4D毫米波雷達總結(jié)毫米波雷達的優(yōu)點二、毫米波毫米波的頻率界限圖2.1毫米波定義毫米波是波長為毫米級的電磁波，具體波長為1～10毫米，對應(yīng)的頻段是30～300GHz。毫米波課程導(dǎo)入毫米波雷達的類型毫米波雷達的缺點毫米波毫米波雷達概念毫米波雷達的發(fā)展歷程毫米波雷達系統(tǒng)的構(gòu)成4D毫米波雷達總結(jié)毫米波雷達的優(yōu)點二、毫米波2.2毫米波的特點課程導(dǎo)入毫米波雷達的類型毫米波雷達的缺點毫米波毫米波雷達概念毫米波雷達的發(fā)展歷程毫米波雷達系統(tǒng)的構(gòu)成4D毫米波雷達總結(jié)毫米波雷達的優(yōu)點三、毫米波雷達概念毫米波雷達是工作在毫米波頻段的雷達，毫米波位于微波與遠紅外波相交疊的波長范圍。楚航科技毫米波雷達產(chǎn)品課程導(dǎo)入毫米波雷達的類型毫米波雷達的缺點毫米波毫米波雷達概念毫米波雷達的發(fā)展歷程毫米波雷達系統(tǒng)的構(gòu)成4D毫米波雷達總結(jié)毫米波雷達的優(yōu)點四、毫米波雷達的發(fā)展歷程19401950196070年代后期70年代中期197380年代中期198680年代后期1999至今出現(xiàn)用于機場交通管制和船用導(dǎo)航毫米波雷達，由于效率低，傳輸損失大，發(fā)展受到限制。德國的AEG-Telefunken和Bosch公司共同投資研究汽車防撞雷達技術(shù)，由于價格昂貴沒有后續(xù)發(fā)展。毫米波雷達首先應(yīng)用于軍用系統(tǒng)中，如防空系統(tǒng)、導(dǎo)彈制導(dǎo)系統(tǒng)。奔馳率先開始在S級轎車上采用77GHz自主巡航控制系統(tǒng)（ACC）歐洲在“歐洲高效安全交通系統(tǒng)計劃（PROMETHEUS）”指導(dǎo)下重新開始了車載毫米波雷達的研制。毫米波雷達開始研制。美國交通部NHTSA對毫米波雷達和制動系統(tǒng)做了組合系統(tǒng)的驗證研究。關(guān)于汽車毫米波防撞雷達研究開始活躍起來，單脈沖和連續(xù)調(diào)制波兩種體制的雷達已在美、日歐汽車中廣泛應(yīng)用。美國許多著名大學(xué)、研究機構(gòu)，以及幾百家企業(yè)逐漸開始投入毫米波雷達技術(shù)研究，毫米波雷達進入高速發(fā)展期。隨著汽車市場需求及技術(shù)進步，車載毫米波雷達進入蓬勃發(fā)展期。毫米波技術(shù)得到很大進展，在功率源、高增益天線、集成電路等方面取得進步。毫米波雷達概念最早提出是在軍事上的應(yīng)用。但是對社會意義更大的是在20世紀60年代，美國交通部NHTSA率先提出把毫米波雷達應(yīng)用在汽車上的理論。到了20世紀90年代，三菱汽車、奔馳汽車開發(fā)出基于毫米波雷達的前向距離控制系統(tǒng)，毫米波雷達才正式進入民用車載領(lǐng)域。課程導(dǎo)入毫米波雷達的類型毫米波雷達的缺點毫米波毫米波雷達概念毫米波雷達的發(fā)展歷程毫米波雷達系統(tǒng)的構(gòu)成4D毫米波雷達總結(jié)毫米波雷達的優(yōu)點五、毫米波雷達的類型近距離（SRR）毫米波雷達中距離（MRR）毫米波雷達遠距離（LRR）毫米波雷達按照探測距離劃分77GHz24GHz60GHz79GHz按照頻段劃分脈沖式毫米波雷達調(diào)頻式毫米波雷達按照工作原理劃分課程導(dǎo)入毫米波雷達的類型毫米波雷達的缺點毫米波毫米波雷達概念毫米波雷達的發(fā)展歷程毫米波雷達系統(tǒng)的構(gòu)成4D毫米波雷達總結(jié)毫米波雷達的優(yōu)點五、毫米波雷達的類型5.1按頻段分類目前世界各國對車載毫米波雷達分配頻段各有不同，主要有24GHz、60GHz、77GHz、79GHz這幾個頻段。目前主流的24GHz和77GHz這兩種雷達。77GHz24GHz兩類毫米波雷達檢測距離示意圖課程導(dǎo)入毫米波雷達的類型毫米波雷達的缺點毫米波毫米波雷達概念毫米波雷達的發(fā)展歷程毫米波雷達系統(tǒng)的構(gòu)成4D毫米波雷達總結(jié)毫米波雷達的優(yōu)點五、毫米波雷達的類型5.1按頻段分類24GHz和77GHz這兩種雷達主要的不同體現(xiàn)在探測距離和應(yīng)用方向上。77GHz毫米波雷達由于其較小的體積更容易實現(xiàn)單芯片的集成，77GHz毫米波雷達具備更高的識別精度、更高的信噪比以及更強的穿透能力等。類型探測范圍安裝位置主要應(yīng)用24GHz毫米波雷達中短距離（50~70米）、探測角度大車輛前部和后部兩側(cè)側(cè)向探測，稱為角雷達77GHz毫米波雷達長距離（150~250米）、探測距離遠車輛的格柵和前保險杠上前向探測，稱為中長距離雷達課程導(dǎo)入毫米波雷達的類型毫米波雷達的缺點毫米波毫米波雷達概念毫米波雷達的發(fā)展歷程毫米波雷達系統(tǒng)的構(gòu)成4D毫米波雷達總結(jié)毫米波雷達的優(yōu)點五、毫米波雷達的類型5.1按頻段分類24GHz毫米波雷達可實現(xiàn)的ADAS功能：盲區(qū)監(jiān)測開門預(yù)警后方車輛預(yù)警前碰撞預(yù)警變道輔助車道偏移報警系統(tǒng)24GHz毫米波雷達ADAS功能課程導(dǎo)入毫米波雷達的類型毫米波雷達的缺點毫米波毫米波雷達概念毫米波雷達的發(fā)展歷程毫米波雷達系統(tǒng)的構(gòu)成4D毫米波雷達總結(jié)毫米波雷達的優(yōu)點五、毫米波雷達的類型5.1按頻段分類77GHz毫米波雷達可實現(xiàn)的ADAS功能：自動制動自適應(yīng)巡航前向碰撞預(yù)警77GHz毫米波雷達ADAS功能課程導(dǎo)入毫米波雷達的類型毫米波雷達的缺點毫米波毫米波雷達概念毫米波雷達的發(fā)展歷程毫米波雷達系統(tǒng)的構(gòu)成4D毫米波雷達總結(jié)毫米波雷達的優(yōu)點五、毫米波雷達的類型5.2按探測距離分類毫米波雷達按探測距離可分為近距離（SRR）、中距離（MRR）和遠距離（LRR）毫米波雷達。為了滿足不同距離范圍的探測需要，一輛汽車上會安裝多顆短距離、中距離和長距離毫米波雷達。毫米波雷達類型近距離雷達（SRR）中距離雷達（MRR）遠距離雷達（LRR）工作頻段/GHz247777探測距離/m小于60100左右大于200功能自適應(yīng)巡航控制系統(tǒng)

（前方）（前方）前向碰撞預(yù)警系統(tǒng)

（前方）（前方）自動緊急制動系統(tǒng)

（前方）（前方）盲區(qū)監(jiān)測系統(tǒng)（側(cè)方）（側(cè)方）

自動泊車輔助系統(tǒng)（前方）

（后方）（側(cè)方）

變道輔助系統(tǒng)（后方）（后方）

后碰撞預(yù)警系統(tǒng)（后方）（后方）

行人檢測系統(tǒng)（前方）（前方）

駐車開門輔助系統(tǒng)（側(cè)方）

課程導(dǎo)入毫米波雷達的類型毫米波雷達的缺點毫米波毫米波雷達概念毫米波雷達的發(fā)展歷程毫米波雷達系統(tǒng)的構(gòu)成4D毫米波雷達總結(jié)毫米波雷達的優(yōu)點五、毫米波雷達的類型5.3按工作原理分類1、脈沖式毫米波雷達工作原理脈沖式毫米波雷達通過發(fā)射脈沖信號與接收脈沖信號之間的時間差來計算目標距離。脈沖式毫米波雷達可以使用單天線進行發(fā)送和接收，可以對遠距離的目標進行檢測，且具有較高的分辨率。脈沖式毫米波雷達測距原理課程導(dǎo)入毫米波雷達的類型毫米波雷達的缺點毫米波毫米波雷達概念毫米波雷達的發(fā)展歷程毫米波雷達系統(tǒng)的構(gòu)成4D毫米波雷達總結(jié)毫米波雷達的優(yōu)點五、毫米波雷達的類型5.3按工作原理分類2、調(diào)頻式毫米波雷達工作原理（1）測距通過計算發(fā)射和接收信號之間的時間差來實現(xiàn)測距的功能。TXchirp表示發(fā)射出去的脈沖。RXchirp表示的是接收到的脈沖。調(diào)頻式毫米波雷達測距原理課程導(dǎo)入毫米波雷達的類型毫米波雷達的缺點毫米波毫米波雷達概念毫米波雷達的發(fā)展歷程毫米波雷達系統(tǒng)的構(gòu)成4D毫米波雷達總結(jié)毫米波雷達的優(yōu)點五、毫米波雷達的類型5.3按工作原理分類2、調(diào)頻式毫米波雷達工作原理（2）測速通過多普勒效應(yīng)計算返回接收天線的雷達波頻率的變化來實現(xiàn)測速。簡單來說，目標物體的相對速度正比于頻率的變化量。調(diào)頻式毫米波雷達測速原理課程導(dǎo)入毫米波雷達的類型毫米波雷達的缺點毫米波毫米波雷達概念毫米波雷達的發(fā)展歷程毫米波雷達系統(tǒng)的構(gòu)成4D毫米波雷達總結(jié)毫米波雷達的優(yōu)點五、毫米波雷達的類型5.3按工作原理分類2、調(diào)頻式毫米波雷達工作原理（2）測方位角通過并列的接收天線接收到同一目標物體反射回來的電磁波之間的相位差計算得到方位角。在測量物體方位角時，至少需要兩組接收天線，兩組接收天線的位置及之間的距離是已知的。計算出物體與兩組接收天線的距離后，即可確定物體的方位角。調(diào)頻式毫米波雷達測方位角原理課程導(dǎo)入毫米波雷達的類型毫米波雷達的缺點毫米波毫米波雷達概念毫米波雷達的發(fā)展歷程毫米波雷達系統(tǒng)的構(gòu)成4D毫米波雷達總結(jié)毫米波雷達的優(yōu)點五、毫米波雷達的類型5.3按工作原理分類3、脈沖式與調(diào)頻式毫米波雷達對比與脈沖式毫米波雷達相比，調(diào)頻式毫米波雷達具有以下優(yōu)點：課程導(dǎo)入毫米波雷達的類型毫米波雷達的缺點毫米波毫米波雷達概念毫米波雷達的發(fā)展歷程毫米波雷達系統(tǒng)的構(gòu)成4D毫米波雷達總結(jié)毫米波雷達的優(yōu)點六、毫米波雷達系統(tǒng)的構(gòu)成對于汽車應(yīng)用來說，毫米波雷達系統(tǒng)包括天線、射頻組件、信號處理模塊以及控制電路等部件，其中天線和射頻組件是最核心的硬件部分。毫米波雷達系統(tǒng)組成課程導(dǎo)入毫米波雷達的類型毫米波雷達的缺點毫米波毫米波雷達概念毫米波雷達的發(fā)展歷程毫米波雷達系統(tǒng)的構(gòu)成4D毫米波雷達總結(jié)毫米波雷達的優(yōu)點六、毫米波雷達系統(tǒng)的構(gòu)成天線6.1天線天線作為毫米波發(fā)射和接收的重要部件，是汽車毫米波雷達有效工作的關(guān)鍵設(shè)計之一。汽車毫米波雷達的天線需要滿足以下要求:（1）天線能夠大批量生產(chǎn)且低成本。（2）天線的設(shè)計要便于安裝在車的頭部。同時，天線必須被集成在車內(nèi)而不能影響汽車的外觀。課程導(dǎo)入毫米波雷達的類型毫米波雷達的缺點毫米波毫米波雷達概念毫米波雷達的發(fā)展歷程毫米波雷達系統(tǒng)的構(gòu)成4D毫米波雷達總結(jié)毫米波雷達的優(yōu)點六、毫米波雷達系統(tǒng)的構(gòu)成6.1天線因為毫米波的波長只有毫米長度，所以天線可以實現(xiàn)小型化，通過設(shè)計多根天線可以形成列陣，達到窄波束的目的。目前毫米波雷達天線的主流方案是微帶陣列，最常見的一種是設(shè)計成可集成在PCB板上的“微帶貼片天線”，它的優(yōu)點有以下幾點：課程導(dǎo)入毫米波雷達的類型毫米波雷達的缺點毫米波毫米波雷達概念毫米波雷達的發(fā)展歷程毫米波雷達系統(tǒng)的構(gòu)成4D毫米波雷達總結(jié)毫米波雷達的優(yōu)點六、毫米波雷達系統(tǒng)的構(gòu)成6.2射頻組件射頻組件負責(zé)毫米波信號調(diào)制、發(fā)射、接收以及回波信號的解調(diào)等，為滿足車載雷達小體積、低成本等要求，目前最主流的方案就是將射頻組件集成化，即單片微波集成電路（MMIC）。MMIC示意圖課程導(dǎo)入毫米波雷達的類型毫米波雷達的缺點毫米波毫米波雷達概念毫米波雷達的發(fā)展歷程毫米波雷達系統(tǒng)的構(gòu)成4D毫米波雷達總結(jié)毫米波雷達的優(yōu)點六、毫米波雷達系統(tǒng)的構(gòu)成6.3信號處理模塊信號處理模塊通過嵌入不同的信號處理算法，提取從射頻前端采集得到的中頻信號，獲得特定類型的目標信息。是毫米波雷達穩(wěn)定性、可靠性的核心。信號處理算法分類和跟蹤算法測量算法波束形成算法信號檢測課程導(dǎo)入毫米波雷達的類型毫米波雷達的缺點毫米波毫米波雷達概念毫米波雷達的發(fā)展歷程毫米波雷達系統(tǒng)的構(gòu)成4D毫米波雷達總結(jié)毫米波雷達的優(yōu)點六、毫米波雷達系統(tǒng)的構(gòu)成6.3信號處理模塊毫米波雷達的數(shù)字處理主要通過DSP芯片或FPGA芯片實現(xiàn)。DSP芯片和FPGA芯片分別在復(fù)雜算法處理和大數(shù)據(jù)底層算法上具備優(yōu)勢，因此“DSP+FPGA”融合將逐漸成為主流的應(yīng)用方案。課程導(dǎo)入毫米波雷達的類型毫米波雷達的缺點毫米波毫米波雷達概念毫米波雷達的發(fā)展歷程毫米波雷達系統(tǒng)的構(gòu)成4D毫米波雷達總結(jié)毫米波雷達的優(yōu)點六、毫米波雷達系統(tǒng)的構(gòu)成6.4控制電路控制電路是汽車雷達系統(tǒng)實現(xiàn)汽車主動安全控制執(zhí)行的最后一環(huán)。對信號處理器輸出的目標信息和車身動態(tài)信息進行智能處理并發(fā)出控制指令控制車輛。信號處理器目標信息主處理器車身動態(tài)信息報警顯示系統(tǒng)和制動執(zhí)行系統(tǒng)發(fā)出指令課程導(dǎo)入毫米波雷達的類型毫米波雷達的缺點毫米波毫米波雷達概念毫米波雷達的發(fā)展歷程毫米波雷達系統(tǒng)的構(gòu)成4D毫米波雷達總結(jié)毫米波雷達的優(yōu)點七、毫米波雷達的優(yōu)點課程導(dǎo)入毫米波雷達的類型毫米波雷達的缺點毫米波毫米波雷達概念毫米波雷達的發(fā)展歷程毫米波雷達系統(tǒng)的構(gòu)成4D毫米波雷達總結(jié)毫米波雷達的優(yōu)點八、毫米波雷達的缺點課程導(dǎo)入毫米波雷達的類型毫米波雷達的缺點毫米波毫米波雷達概念毫米波雷達的發(fā)展歷程毫米波雷達系統(tǒng)的構(gòu)成4D毫米波雷達總結(jié)毫米波雷達的優(yōu)點九、4D毫米波雷達9.14D毫米波雷達的產(chǎn)生隨著高級別自動駕駛的快速發(fā)展，市場對傳感器的感知能力要求不斷提高，由于傳統(tǒng)毫米波雷達存在一定的短板。毫米波雷達因此迎來了一輪升級換代，4D成像毫米波雷達應(yīng)運而生。大陸集團ARS5404D成像毫米波雷達課程導(dǎo)入毫米波雷達的類型毫米波雷達的缺點毫米波毫米波雷達概念毫米波雷達的發(fā)展歷程毫米波雷達系統(tǒng)的構(gòu)成4D毫米波雷達總結(jié)毫米波雷達的優(yōu)點九、4D毫米波雷達9.24D毫米波雷達概念4D是指距離、速度、水平角度和垂直高度。相比于傳統(tǒng)毫米波雷達二維水平坐標信息（距離、方位角）及相對速度，4D毫米波雷達增加了縱向天線及處理器，可實現(xiàn)對物體高度的探測，提供更高密度、高分辨率的點云信息。4D毫米波雷達可探測物體水平和高度信息課程導(dǎo)入毫米波雷達的類型毫米波雷達的缺點毫米波毫米波雷達概念毫米波雷達的發(fā)展歷程毫米波雷達系統(tǒng)的構(gòu)成4D毫米波雷達總結(jié)毫米波雷達的優(yōu)點九、4D毫米波雷達9.34D毫米波雷達的優(yōu)點1、分辨率高4D雷達通過高倍數(shù)虛擬MIMO等方式，可實現(xiàn)更高密度的點云成像，可探測到輪胎碎片等較小目標，降低漏報、誤報率。例如大陸集團的ARS540的水平分辨率達1°，是傳統(tǒng)毫米波雷達的5倍。4D毫米波雷達分辨率高課程導(dǎo)入毫米波雷達的類型毫米波雷達的缺點毫米波毫米波雷達概念毫米波雷達的發(fā)展歷程毫米波雷達系統(tǒng)的構(gòu)成4D毫米波雷達總結(jié)毫米波雷達的優(yōu)點九、4D毫米波雷達9.34D毫米波雷達的優(yōu)點2、探測范圍廣4D毫米波雷達通過算法、多芯片級聯(lián)等方式，能在維持高視場角的同時，實現(xiàn)更遠探測距離。傳統(tǒng)毫米波雷達4D毫米波雷達短距離毫米波雷達中距離毫米波雷達長距離毫米波雷達4D毫米波雷達與傳統(tǒng)毫米波雷達探測范圍對比課程導(dǎo)入毫米波雷達的類型毫米波雷達的缺點毫米波毫米波雷達概念毫米波雷達的發(fā)展歷程毫米波雷達系統(tǒng)的構(gòu)成4D毫米波雷達總結(jié)毫米波雷達的優(yōu)點九、4D毫米波雷達9.34D毫米波雷達的優(yōu)點3、高度信息感知4D毫米波雷達具備縱向高度感知能力，可解析靜態(tài)障礙物的輪廓等信息并進行分類，能更加有效地避免“誤剎”和“漏剎”。4D毫米波雷達高度信息感知能力課程導(dǎo)