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毫米波雷达传感器

发布时间:2024-02-19 来源:欣仰邦

毫米波雷达是利用毫米波（波长：1mm至10mm/频率：30GHz至300GHz）来检测物体的距离、位置信息和相对速度的雷达。除了毫米波雷达之外，一般检测距离的传感器还有激光雷达、超声波、立体摄像头等。毫米波雷达的优点是探测距离超过150m。不受阳光、雨、雾等影响。缺点是很难检测无线电波反射率低的材料，例如纸板或聚苯乙烯泡沫塑料。

毫米波雷达的应用

毫米波雷达应用于汽车、工业机械、无人机等。它尤其常被用作汽车中的安全装置。

ADAS（高级驾驶辅助系统）是目前在汽车中广泛使用的安全装置。自适应巡航控制和碰撞缓解制动等 ADAS 功能使用 76GHz 频段毫米波雷达来检测前方情况。未来，我们将转向 79GHz 频段，以获得更高的分辨率和更高的精度。

此外，盲点监视器使用 24GHz 频段。一旦自动驾驶汽车完全开发出来，毫米波雷达可能会得到更多的应用。

毫米波雷达原理

毫米波雷达的组成部分主要是处理发射无线电波的合成器、发射无线电波的Tx天线、接收反射无线电波的Rx天线以及处理接收信号的CPU。

毫米波雷达的原理是雷达使用Tx天线发射经过合成器处理的无线电波，Rx天线接收物体反射的无线电波，CPU对其进行处理以测量距离。

测量距离和速度的方法主要有两种：脉冲法和FMCW法。角度测量方法主要是电子扫描。

1、脉冲法

这是一种发射直线度较高的毫米波波段的脉冲无线电波，并根据无线电波被物体反射后返回的时间来计算距离的方法。

2. 调频连续波方式

该方法根据发射频率随时间变化的无线电波产生的拍频（频率差）计算距离，并在发射信号和目标物体反射的信号之间造成干扰。

3、电子扫描法

使用多个接收天线并检测每个天线之间的相位差。根据相位差可以计算出被测物体的角度。

有关毫米波雷达的其他信息

1、毫米波雷达精度

毫米波雷达将短波长扩散到周围区域，因此可以高精度检测周围的障碍物和物体。它对物体具有高分辨率，可以以 0.1 毫米的增量检测物体的形状及其移动（变化）情况。

在物体检测距离方面也比红外激光器和超声波激光器有优势。红外激光和超声波激光的探测距离约为20m，超声波激光的探测距离约为1m，但毫米波雷达可以探测到150m外的物体。

毫米波雷达即使在恶劣环境下也能保持高精度。红外和超声波激光的精度会因周围温度等变化而变化，而毫米波雷达是无线电波传感器，因此直线度高，无论环境如何，都可以稳定地检测物体。

2、毫米波雷达造成的无线电干扰

未来，如果自动驾驶汽车普及，毫米波雷达将更频繁地在高密度环境中使用，引发人们对雷达之间无线电波干扰的担忧。

如果发生无线电波干扰，可能会干扰毫米波雷达的目标检测，导致误检测，从而导致严重的交通事故。为了使毫米波雷达表现出高距离分辨率，它必须使用分配给每辆车雷达的所有 3 至 4 GHz 频率。避免这种情况的技术发展至关重要。

3、毫米波雷达的弱点

正如前面提到的，毫米波雷达即使在恶劣的环境下也可以轻松稳定地测量到物体的距离，但另一方面，也有一些物体很难检测到。

这是对相对较小物体的检测，例如纸板和其他对无线电波反射率较低的物体。当考虑到物体的距离时，它具有擅长检测远距离物体，但难以检测近距离物体的特点。

不过，毫米波雷达仍在开发中，未来的技术进步可能会导致开发出能够消除上述弱点的雷达。

4、毫米波雷达未来技术趋势

迄今为止，具有出色识别分辨率的LiDAR（光检测和测距）一直是自动驾驶所需的主要传感器，但随着雷达技术的创新，现在可以实现接近LiDAR的识别分辨率。推动该技术的关键词是半导体微加工技术的进步、频率带宽的扩展以及波束成形等天线技术的进步。

半导体微制造技术的进步

CMOS 小型化技术的进步不仅使得使用更小、更便宜的毫米波信号处理 IC 成为可能。数字波束形成技术旨在充分利用毫米波频段的高频电路技术（终极模拟技术）和数字技术来形成高效波束，目前各公司和研究机构正在积极开发。是。

扩大频率带宽

最重要的是，确保5GHz频段从76GHz到81GHz是一个重要的项目。频率带宽的增加可以直接导致雷达距离的增加。据称，在不久的将来，从136GHz到148.5GHz的连续12.5GHz D-band频段将可供雷达使用，因此毫米波雷达技术将变得越来越重要。

天线技术的演进天线技术的

进步，特别是阵列天线技术和超紧凑、低损耗阵列天线集成模块技术的进步非常重要。这将使毫米波雷达具有更高的输出和更高的效率。

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