■十大网投正规信誉官网■十大网投靠谱平台 科技微波小課堂_毫米波雷達(dá)分類(lèi)及基礎(chǔ)知識(shí)
1、按探測(cè)距離來(lái)劃分，毫米波雷達(dá)主要分為四類(lèi)：主要是 SRR/MRR/LRR 三種，USRR應(yīng)用不多。超短程毫米波雷達(dá)(USRR)、短程雷達(dá)( SRR )、中程雷達(dá)( MRR)、遠(yuǎn)程雷達(dá)(LRR)，最大探測(cè)距離分別在 15 米、50 米、150 米、250 米。LRR一般裝在前方和后方，實(shí)現(xiàn) ACC/AEB/LDW 功能；MRR 裝在車(chē)身四角，實(shí)現(xiàn) BSD/變道輔助功能；SRR裝在車(chē)身周?chē)?，實(shí)現(xiàn)停車(chē)輔助、十字交通報(bào)警；但是 SRR/MRR/LRR都存在近距離盲區(qū)所以需要超聲波雷達(dá)來(lái)彌補(bǔ)，而 USRR 和超聲波雷達(dá)功能類(lèi)似，兩者是替代關(guān)系，AK1 超聲波雷達(dá)分為UPA和APA兩種，UPA探測(cè)距離2.5m，APA探測(cè)距離5m，現(xiàn)在AK1下一代 AK2 超聲波雷達(dá)探測(cè)距離已經(jīng)可以達(dá)到 7m，最小盲區(qū)僅 10cm。
2、按照安裝位置劃分，毫米波雷達(dá)可以分為角雷達(dá)和前雷達(dá)。(1)角雷達(dá):安裝在車(chē)輛后部和前部?jī)蓚?cè)，一般用 SRR 作為角雷達(dá)，前角雷達(dá)主要實(shí)現(xiàn)橫穿車(chē)輛預(yù)警、行人和自行車(chē)識(shí)別，后角雷達(dá)主要實(shí)現(xiàn) BSD、變道輔助功能。(2)前雷達(dá)：安裝在車(chē)輛格柵和前保險(xiǎn)杠上，一般用 MRR/LRR作為前雷達(dá)；前雷達(dá)主要實(shí)現(xiàn) ACC 和 AEB 功能。
車(chē)載毫米波雷達(dá)按距離分主要以 SRR/MRR/LRR 三種為主
3、按照工作頻段劃分毫米波雷達(dá)可以分為 24GHz 和77GHz毫米波雷達(dá)，現(xiàn)在77GHz逐漸成為主流。法規(guī)對(duì)智能駕駛安全性要求越來(lái)越高，從最開(kāi)始檢測(cè)到前面一輛車(chē)，變?yōu)橐髾z測(cè)到多個(gè)車(chē)、行人、自行車(chē)等，這要求毫米波雷達(dá)的測(cè)速、測(cè)距、測(cè)角性能都需要大幅提升;而從原理上講 77GHz毫米波雷達(dá)在上述三方面性能上都能比 24GHz 更強(qiáng)，因此77GHz取代 24GHz 已經(jīng)是大勢(shì)所趨。因?yàn)榭紤]到要把 24GHz 分配給射電天文和電信工業(yè)應(yīng)用并且減少汽車(chē)?yán)走_(dá)對(duì)這些應(yīng)用的干擾，美國(guó) FCC和歐洲 ETSI都已決定從 2022年1月 1日起停止 24GHz 的寬頻段 (21.65~26.65GHz)在汽車(chē)?yán)走_(dá)中的使用，24GHz毫米波雷達(dá)能用的僅剩下24.05~24.25GHz范圍的窄帶頻譜，從而淘汰24GHz UWB 雷達(dá)2021年12月 6日，中國(guó)工信部無(wú)線電管理局正式發(fā)布《汽車(chē)?yán)走_(dá)無(wú)線電管理暫行規(guī)定》明確規(guī)定自 2022 年3月 1 日起，不能再生產(chǎn)和進(jìn)口使用 24.25-26.65GHz 頻段的汽車(chē)?yán)走_(dá)(對(duì)于 24-24.25GHz 頻段窄帶汽車(chē)?yán)走_(dá)，按照工信部 2019 年第 52 號(hào)公告仍可繼續(xù)使用);同時(shí)規(guī)定將 76~79GHz頻段規(guī)劃用于汽車(chē)?yán)走_(dá)。
車(chē)載毫米波雷達(dá)主要使用 4 個(gè)工作頻段：24GHz 和 77GHz
4、波形調(diào)制方式上毫米波雷達(dá)都是采用 FMCW，測(cè)距方式是間接飛行時(shí)間法(iToF)FMCW波形具有頻率隨時(shí)間線性變化的特點(diǎn)，如果雷達(dá)能夠確定接收頻率和雷達(dá)的斜坡頻率之間的差值( 圖中的Af)，那么它就可以計(jì)算雷達(dá)信號(hào)的時(shí)間( 圖中的At，其中At=T*人f/BW )，從而計(jì)算距離目標(biāo)的距離(距離 R=c*At/2 )。毫米波雷達(dá)發(fā)射的是電磁波，以光速傳播，超聲波雷達(dá)發(fā)射的超聲波是一種以空氣為載體的聲波，容易受溫度、濕度和風(fēng)的影響，激光雷達(dá)發(fā)射的是激光，以光速傳播。
鋸齒波 FMCW 雷達(dá)信號(hào):頻率與時(shí)間的關(guān)系
FMCW 雷達(dá)信號(hào):振幅與時(shí)間的關(guān)系
5、毫米波雷達(dá)主要實(shí)現(xiàn)四個(gè)作用: 測(cè)距、測(cè)速、測(cè)方位角、測(cè)俯仰角。對(duì)應(yīng)以上三個(gè)作用，衡量毫米波雷達(dá)性能的主要指標(biāo)也分成三類(lèi): (1)測(cè)距:最遠(yuǎn)距離、距離精度、距離分辨率;(2)測(cè)速: 最大速度、速度精度、速度分辨率，(3)測(cè)方位角:視場(chǎng)角、角度精度、角度分辨率。(4)測(cè)俯仰角: 視場(chǎng)角、角度精度、角度分辨率除上述指標(biāo)之外，還有兩個(gè)重要性能指標(biāo)分別為 :檢測(cè)目標(biāo)數(shù)/跟蹤目標(biāo)數(shù)，刷新周期。
6、毫米波雷達(dá)測(cè)距三大指標(biāo)、測(cè)速三大指標(biāo)由雷達(dá)“一個(gè)幀的基本參數(shù)”決定，而這些參數(shù)都是根據(jù)雷達(dá)設(shè)計(jì)的性能參數(shù)來(lái)設(shè)定的，實(shí)現(xiàn)上沒(méi)有難度也沒(méi)有太大差異化空間。“個(gè)幀的基本參數(shù)”包括Tc( Chirp 周期 )、B( 掃頻帶寬)、S(調(diào)頻斜率)、Tf( 周期)、N(一個(gè)幀內(nèi)包含的 Chirp 數(shù))、Fs ( ADC采樣率)。上述參數(shù)中有兩個(gè)關(guān)系式:Tf=NxTc和 S=B/Tc。在定義一款毫米波雷達(dá)時(shí)，需要提前設(shè)定好 dmax( 最大探測(cè)距離 )、AR( 距離分辨率 )、Vmax( 最大速度)、Dv( 速度分辨率 )。因?yàn)楣馑贋槌Ａ? 3*108m/s )，所以可以先根據(jù)vmax計(jì)算出 Tc，然后再根據(jù)AR計(jì)算出 B，再根據(jù)最大探測(cè)距離 dmax和距離分辨率AR 確定采樣點(diǎn)個(gè)數(shù)，假設(shè)一個(gè)采樣率進(jìn)而確定斜坡頻率 S;隨后可以根據(jù)Av 計(jì)算出Tf，前一步驟已經(jīng)確定了 Tc，所以N 也可以求出一至此，所有“一個(gè)幀的基本參數(shù)都已經(jīng)設(shè)置完畢。
不同類(lèi)型雷達(dá)典型Chirp參數(shù)設(shè)置
毫米波雷達(dá)四大類(lèi)性能指標(biāo)以及主要影響因素
7、毫米波雷達(dá)測(cè)速和測(cè)距性能進(jìn)步主要取決于 MMIC 芯片本身性能提升。對(duì)于前雷達(dá)而言，最大探測(cè)距離主要受限于ADC 采樣率，而 ADC采樣率主要由MMIC 芯片本身性能所決定。距離精度和速度精度主要取決于毫米波雷達(dá)系統(tǒng)信噪比的提升，系統(tǒng)信噪比主要受到 MMIC 芯片的噪聲系數(shù)、相位噪聲等指標(biāo)的影響。
TI汽車(chē)毫米波雷達(dá)芯片主要參數(shù)
8、測(cè)角性能是中游毫米波雷達(dá)廠商能夠做出差異化的競(jìng)爭(zhēng)高地;方位角三大指標(biāo)和俯仰角三大指標(biāo)主要取決于各家的天線布局方案和虛擬通道數(shù)量。孔徑大小是提升雷達(dá)角分辨率的關(guān)鍵，而天線的數(shù)量、天線間的排布間隔又會(huì)影響到孔徑大小。角分辨率作為雷達(dá)的指向精度，其數(shù)值高低與波長(zhǎng)與孔徑大小有關(guān)，即波長(zhǎng)越長(zhǎng)，角分辨率越低，孔徑越大分辨率越高。天線孔徑是指天線的方位向尺寸( 單位: m )，代表天線可以以多大的有效面積去吸收電磁波。天線在某個(gè)方向的波束寬度和天線沿該方向的尺寸成反比。無(wú)論如何時(shí)間和空間是相互矛盾的，虛擬出更多的天線，意味著雷達(dá)的幀周期越長(zhǎng)。
FOV 取決于天線間隔，角分辨率取決于天線數(shù)量和天線間隔
9、毫米波雷達(dá)信號(hào)處理流程:前端 MMIC 發(fā)射完波形后就會(huì)處于低功耗的狀態(tài)，而后端處理器則需要在剩下的時(shí)間完成信號(hào)處理，會(huì)依次經(jīng)過(guò)以下步驟。
(1)距離 FFT:一般在發(fā)射同時(shí)會(huì)實(shí)現(xiàn)低維 Range FFT 工作，也就是快速傅里葉變換，它需要 N*P 次 M 點(diǎn)實(shí)數(shù) FFT，能夠取得目標(biāo)的距離信息。
(2)多普勒 PPT:做完 Range FFT 工作之后再做多普勒 FFT，需要 M/2*P 次N 點(diǎn)復(fù)數(shù) FFT，從而取得速度信息。
(3)非相干累加 :將 P 個(gè)接收通道的數(shù)據(jù)做求模累加，最后得到幅值矩陣，需要M/2*N*P 次復(fù)數(shù)求模累加。
(4)CFAR 目標(biāo)檢測(cè): 采用橫虛警率的計(jì)算方法，計(jì)算出噪聲值，大于噪聲值認(rèn)為是目標(biāo)，小于噪聲園值的是噪聲。
(5)DoA 估計(jì):在CFAR以后會(huì)得到 K1 個(gè)目標(biāo)點(diǎn)，包含目標(biāo)的距離、速度信息，但是還沒(méi)有角度信息，所以接下來(lái)需要計(jì)算角度，叫做 DoA Estimation，計(jì)算出 K1 個(gè)目標(biāo)點(diǎn)的方位角;如果是高精度二維成像雷達(dá)還可以得到俯仰角信息，計(jì)算完成以后會(huì)得到 K2個(gè)目標(biāo)點(diǎn)，相比于之前的 K1 個(gè)目標(biāo)點(diǎn)，主要增加了俯仰角信息。
(6)聚類(lèi)和追蹤: ■十大网投正规信誉官网■十大网投靠谱平台 對(duì) K2 個(gè)目標(biāo)點(diǎn)進(jìn)行聚類(lèi)和幀間的追蹤操作，得到 K3 個(gè)真實(shí)目標(biāo)軌跡。
(7)和應(yīng)用相關(guān)的處理工作。
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