浅谈智能网联系统中77GHz毫米波雷达的应用

孙美玲　熊毅

【摘 要】智能网联汽车是新时代科技高速发展的产物，ADAS系统是智能网联汽车中至关重要的一部分。本文通过分析ADAS系统各类传感器的优缺点，得出毫米波雷达具有穿透性强、全天候工作、不受天气影响等优点。详细介绍了毫米波雷达的工作原理，分析对比了77GHz与24GHz毫米波雷达，最后展望了77GHz毫米波雷达的发展前景及在智能网联汽车中的应用。

【关键字】智能网联;ADAS;77GHz毫米波雷达

中图分类号： U463.67文献标识码： A文章编号： 2095-2457（2019）27-0031-002

DOI：10.19694/j.cnki.issn2095-2457.2019.27.014

【Abstract】Intelligent & Connected Vehicle （ICV） is the product of the rapid development of science and technology in the new era. Advanced Driver Assistance System（ADAS） system is an important part of the ICV.Through analyzing the advantages and disadvantages of various sensors in the ADAS system， It is concluded that millimeter-wave radar has the advantages of strong penetration， all-weather work， and no weather influence.Detailed description of the working principle of millimeter wave radar，Analysis and comparison of the advantages and disadvantages of 77GHz and 24GHz millimeter wave radar.Finally， Looking forward to the development of 77GHz millimeter wave radar and its application in ICV.

【Key words】ICV; ADAS; 77GHz Millimeter Wave Radar

0 引言

隨着社会的进步，人们生活水平的提高，人们对汽车的舒适性、安全性要求越来越高，而智能化、网联化已是汽车未来发展的重要方向。智能网联汽车（Intelligent & Connected Vehicle， ICV）是指搭载先进的车载传感器、控制器、执行器等装置，并融合现代通信与网络技术，具备复杂环境感知、智能决策、协同控制和执行等功能，使车辆与外部节点间实现信息共享与控制协同，进而实现“零伤亡、零拥堵”， 实现安全、舒适、高效行驶，并最终可替代人来操作的新一代汽车[1]。

工业和信息化部、国家标准化管理委员会联合组织制定《国家车联网产业标准体系建设指南》，其初级阶段主要目标就是，解决以驾驶安全为重点，完成一批车辆主动安全及辅助驾驶相关标准体系的建设[2]。可见，在实现智能网联的过程中，高级驾驶辅助系统 （Advanced Driver Assistance System，ADAS）是至关重要的一部分。

1 ADAS系统概述

ADAS是利用装在车上的各种传感器，在汽车行驶过程中随时来感应周围的环境，收集环境、路况等各种数据，进行静目标、动目标辨识、追踪等功能，进而能够让驾驶者在最快时间内获知潜在的危险，并主动或系统自动采取相关规避措施来消除潜在危险，达到安全驾驶的目的。因此，各种各样的感应器如毫米波雷达、激光雷达、视频传感器等是ADAS的关键。

毫米波雷达相比于其他的传感方式，有其独特的特性，其可精确地完成对目标物体距离、速度、角度等关键信息的测量[3]。具有目标探测距离远、分辨率高、测距精度高、目标更新频率高、环境鲁棒性好、探测性能稳定，不受被测物体表面形状和颜色等影响[4]。与激光、红外、摄像头等光学传感器相比，具有穿透雨、雾、烟、灰尘的能力强，不受光照条件影响，可全天时、全天候工作等优点[5]。另外，毫米波雷达的抗干扰能力也优于其它传感器。目前，毫米波雷达已普遍装备于高、中端轿车上，具有非常广阔的市场前景[3]。

2 毫米波雷达工作原理

毫米波雷达通过微带阵列天线向外发射毫米波（即调频连续波），接收目标反射信号，处理后获取汽车车身周围的物理环境信息（如汽车与目标之间的相对距离、相对速度、方位角度等），判断其危险性，并根据危险等级提醒或协助驾驶员做出报警、减速和制动等相对应的措施，主动的避免危险路况，减少事故的发生[5]。

系统结构框图如图1所示，包括射频前端、中频处理模块，雷达基带处理三个主要部分。射频前端发射的调频连续波信号经过三角波频率调制，三角波是通过数模转换器产生的，压控振荡器（VCO）在三角波调频信号作用下，产生调频连续波射频信号，经过发射天线发射出去;发射信号遇到目标后被反射回来，反射信号经过接收天线进入混频器，与本振信号进行差频后输出一个中频信号，中频信号夹杂着杂波信号以及三角波泄露信号，经过中频信号处理电路进行滤波放大，再经过模数转换器（ADC）将中频数字信号送给基带信号处理电路，经过数字信号处理后得出中频信息，进而根据理论公式计算出目标距离、位置、速度等信息，实现目标识别、跟踪，最后实现预报警显示功能。

3 24GHz和77GHz毫米波雷达对比