毫米波雷達是什麼？無人車中又是如何應用毫米波？
毫米波、鐳射技術在無人車領域皆具有重要應用，目前尤以毫米波相關技術更為火熱。無人車駕駛研發過程中，常以毫米波雷達作為無人駕駛感測器之一。原因在於，毫米波感測器相比較鐳射雷達以及攝像頭而言，測量距離較遠，且在雨雪等惡劣天氣情形下還能維持穩定工作。由此可見，毫米波技術在無人車領域內所發揮的重要作用。這篇文章中，將向大家詳細介紹毫米波雷達的相關知識以及如何將毫米波運用在無人車當中。
毫米波雷達市場概況
目前毫米波雷達技術主要由大陸、博世、電裝、奧托立夫、Denso、德爾福等傳統零部件巨頭所壟斷，特別是77GHz毫米波雷達，只有博世、大陸、德爾福、電裝、TRW、富士通天、Hitachi等公司掌握。2015年，博世及大陸汽車雷達市場佔有率均為22%，並列全球第一。
博世的長距離毫米波雷達產品是其核心產品，探測距離可以達到250米，是目前探測距離最遠的長距離毫米波雷達，主要用在自巡航控制系統ACC中。大陸較為全面，其主力產品則為24GHz毫米波雷達。Hella則是以24GHz雷達為其核心，客戶範圍最廣，24GHz領域市場佔有率全球第一。
國外毫米波雷達廠商市場佔有率
毫米波雷達的特點
在毫米波雷達的頻率選擇上，各個國家主要有三種波段——24GHz、60 GHz、77 GHz，而目前正在向77GHz靠攏。歐洲和美國選擇的是對77GHz的集中研究，而日本則選用了60GHz的頻段，隨著世界範圍77G Hz毫米波雷達的廣泛應用，日本也逐漸轉入了77GHz毫米波雷達的開發。
目前毫米波雷達主要是以24GHz SRR（Short Range Radar）系統+77GHz LRR（Long Range Radar）系統的形式出現，24GHz毫米波雷達主要負責短距離探測，而77GHz毫米波雷達主要負責遠距離探測。
1、77GHz雷達相對於24GHz雷達體積更小。77GHz雷達波長不到24GHz的三分之一，所以收發天線面積大幅減小，整個雷達的尺寸有效下降，對於追求小型化非常有利。
2、77GHz雷達可以同時滿足高傳輸功率和寬工作頻寬，同時滿足這兩點使得其可以同時做到長距離探測和高距離解析度。
3、77GHz雷達在天線、射頻電路、晶片等的設計和製造難度更大，技術成熟度較低，目前成本更高。
另外， ITU在2015年將79GHz劃歸為汽車安全領域應用，此頻段可檢測行人並可針對多個目標，未來可能替代24GHz成為短距離雷達，被廣泛應用。
毫米波雷達的優勢
毫米波雷達具有波長短、頻頻寬（頻率範圍大），穿透能力強的特點，這些特點形成了毫米波雷達的優勢：
1、穿透能力強，不受天氣影響。大氣對雷達波段的傳播具有衰減作用，毫米波雷達無論在潔淨空氣中還是在雨霧、煙塵、汙染中的衰減都弱於紅外線、微波等，具有更強的穿透能力。毫米波雷達波束窄、頻頻寬、解析度高，在大氣視窗頻段不受白天和黑夜的影響具有全天候的特點。
2、體積小巧緊湊，識別精度較高。毫米波波長短，天線口徑小，元器件尺寸小，這使得毫米波雷達系統體積小重量輕，容易安裝在汽車上。對於相同的物體，毫米波雷達的截面積大、靈敏度較高，可探測和定位小目標。
3、可實現遠距離感知與探測。毫米波雷達分為遠距離雷達（LRR）和近距離雷達（SRR），由於毫米波在大氣中衰減弱，所以可以探測感知到更遠的距離，其中遠距離雷達可以實現超過200m的感知與探測。
毫米波雷達的多項優勢，其目前在汽車防撞感測器中佔比較大，根據IHS的資料，毫米波/微波雷達+攝像頭在汽車防撞感測器中佔比達到了70%。
國外毫米波雷達廠商
國際巨頭在毫米波雷達領域研究歷史久，技術積累深厚，在全球市場佔據支配地位。車載毫米波雷達的研究主要在以德國、美國及日本為代表的一些發達國家內展開。目前，毫米波雷達的技術主要由博世、大陸、電裝、奧托立夫、德爾福等傳統零部件巨頭所壟斷。下圖所示為部分國外廠商關於毫米波雷達的相關情況。
那麼，如何在無人車上成功應用毫米波技術呢？
毫米波雷達在無人車中的應用
1。雷達工作原理
對於人類及其他生物而言，眼睛與耳朵是獲取外界環境資訊不可或缺的裝置。然而無人駕駛車輛要依靠機器來獲取外界資訊，因此其相關裝置也就替換成了雷達。資訊傳播的載體也因此從光變成了無線電波。然而無論是光還是無線電波其本質都是電磁波，其在真空中的傳播速度相同。
儘管雷達的結構與種類不盡相同，但其基本形式是一致的，即都具備發射機、發射天線、接收機、接收天線，處理部分以及顯示器。
工作時，首先透過發射機搭載的天線將電波向某個方向發射，電波在傳播過程中如果遇到障礙物會發生反射，而天線接受到此反射波後會交給接收裝置進行處理，進而獲取障礙物的相關資訊，如透過多普勒效應計算障礙物的速度，透過發射與接受之間的時間差計算與障礙物之間的距離等。
2。與無人駕駛車輛的關係
通常，車輛的駕駛員都是擁有駕駛證的人，其可以透過眼睛與耳朵對外界環境做出判斷，從而駕駛車輛前進、轉彎、躲避障礙。而無人駕駛車輛的駕駛員卻從人變成了機器，所以相應的，獲取外部資訊的裝置也就從眼睛與耳朵替換成了雷達。無人車透過搭載在其上的雷達裝置獲取外界資訊，經過分析後做出對相應事件的迴應。
在實際情況中，雷達的表現又如何呢？以通用Cruise無人車為例。通用Cruise使用了5個鐳射雷達和21個毫米波雷達，分別安置在車身的四周。21個毫米波雷達中有12個是由日本ALPS提供的79GHz雷達，4個ARS-408雷達兩兩安置在車身的前後，5個高解析度雷達安裝在前後左右四個方向，其解析度可達到4釐米。
12個79GHz毫米波雷達採用級聯方式工作，即某個物件執行操作時判斷被關聯物件是否同步執行操作，這種工作方式可以讓無人駕駛車輛清楚地感知到周圍360°的資訊，還可以同時跟蹤上千個目標，這就極大地提高了無人駕駛車輛應對突發事件的能力。這12個79GHz毫米波雷達構成了冗餘系統，儘管會提高製造成本並且使得系統看起來稍顯臃腫，但和其帶來的安全效能提升得利益一比也就顯得微不足道了。
諸多雷達構成的系統可以時時更新無人駕駛車輛周邊的地圖。因此，在某種程度上，無人駕駛車輛要顯得比人駕駛的車輛更安全。再老道的司機也不可能做到能夠時刻關注前後左右各個方位的路況，但機器駕駛員則可以無差別的對四面八方的情況做出冷靜的判斷並作出最優解。
3。未來預期
目前無人車的研製已經取得了極大的突破。科技公司如谷歌、百度都已經結束了自己的無人駕駛車輛的路試，而我國北京市也於去年制定釋出了《北京市關於加快推進自動駕駛車輛道路測試有關工作的指導意見（試行）》和《北京市自動駕駛車輛道路測試管理實施細則（試行）》兩個檔案。不得不說，無論是國內還是國外，無人駕駛車輛的研發的前途都是一片光明。而雷達作為無人駕駛車輛的眼睛與耳朵，也定然能夠在此領域大放異彩。
