毫米波雷達在側后向駕駛輔助系統(tǒng)中的應用

汪業(yè)棟

毫米波雷達，是工作在毫米波波段（millimeter wave）探測的雷達。通常毫米波是指30～300GHz頻域，即波長為1～10mm的電磁波。毫米波的波長介于微波和遠紅外波相交疊的范圍，因而兼有兩種波譜的特點。

根據(jù)波的傳播理論，頻率越高，波長越短，分辨率越高，穿透能力越強，但是在傳播過程中的損耗也越大，傳輸距離越短;相對的，頻率越低，波長越長，繞射能力越強，傳輸距離越遠。所以與微波相比，毫米波分辨率高、指向性好、抗干擾能力強和探測性能好。與紅外相比，毫米波的大氣衰減小、對煙霧灰塵具有更好的穿透性、受天氣影響小。這些特質決定了毫米波雷達具有全天時全天候的工作能力。

毫米波雷達用電磁波的接發(fā)方法探測目標并測定它們的空間位置，檢測與目標物體的距離，速度和方向。毫米波雷達測距原理很簡單，就是發(fā)射無線電波（毫米波），然后接收回波，根據(jù)收發(fā)的時間差測得目標的位置數(shù)據(jù)和相對距離。根據(jù)電磁波的傳播速度，可以確定目標的距離為：s=ct/2，其中s為目標距離，t為電磁波從雷達發(fā)射出去到接收到目標回波的時間，c為光速。毫米波雷達測速和普通雷達一樣，都是基于多普勒效應（Dopler Effect）原理。當目標向雷達天線靠近時，反射信號頻率將高于發(fā)射機頻率;反之，當目標遠離天線而去時，反射信號頻率將低于發(fā)射機頻率。由多普勒效應所形成的頻率變化叫做多普勒頻移，它與相對速度成正比，與振動頻率成反比。

隨著人們的生活水平逐步提高，家庭配置車輛也在增加。隨之而來的道路交通安全問題越發(fā)突出。據(jù)世界衛(wèi)生組織估計，每年約有130萬人死于交通事故。而攝像頭和雷達等adas傳感器有助于提高駕駛安全，有效減少交通事故。在駕駛過程中，會遇到需要變道、轉彎、駛入或駛出停車位的需求，由于車輛本身存在盲區(qū)的緣故，僅通過兩側的后視鏡很難準確查看后方道路的情況，且在濃霧、雨天、黑夜路況下，如果盲區(qū)內(nèi)有車輛或行人存在，更易導致剮蹭事故出現(xiàn)，很多的交通事故都是因為車輛存在盲區(qū)，不能完全了解側后向的危險路況導致的。而布置在車身后方的毫米波雷達就可以完全探測到后方盲區(qū)，給駕駛員危險提示。

東風柳州汽車有限公司打造的2022款東風風行游艇車型，配備了兩顆77GHz的后角毫米波雷達，布置在后保內(nèi)側，固定在后側圍鈑金上。其穩(wěn)定探測距離可達70m，水平FOV為150°，完全覆蓋車后的盲區(qū)，可實現(xiàn)盲區(qū)監(jiān)測、變道輔助、開門預警、倒車橫穿預警功能。當駕駛員危險變道、開門、和倒車時，系統(tǒng)能夠通過安裝的雷達控制系統(tǒng)，通過聲光預警提醒駕駛者可能發(fā)生的碰撞危險。從而消除視線盲區(qū)和分心駕駛，引導駕駛員安全駕車，大大提高行車安全。

雷達通過獲取到的目標物的距離信息、速度信息以及角度信息可以計算出目標相對于本車的坐標位置以及到達本車側面或者后方的時間，繼而決定是否發(fā)出預警以提醒駕駛員注意后方目標，該系統(tǒng)關聯(lián)車速、轉向、檔位、車門等信號，通過后視鏡上的盲區(qū)燈進行提醒，儀表進行聲音報警。

毫米波雷達系統(tǒng)通過采用微多普勒、超寬帶、陣列天線、雙天線及波束合成等技術從設計開發(fā)端整體提升性能。通過波形設計和天線設計等硬件設計實現(xiàn)了完美的硬件架構基礎，為軟件優(yōu)化提供了平臺保障。

毫米波雷達由于探測距離較遠，角度分辨率高，對于系統(tǒng)安裝校準有一定的精度要求，在車輛下線時我們采用四輪定位進行封閉式標定，但在銷售終端不具備條件，由于車輛發(fā)生換件、維修、碰撞等原因會導致雷達標定角度發(fā)生變化，進而影響側后向駕駛輔助系統(tǒng)探測準確率。東風柳汽自主研發(fā)采用獨有的售后自動標定機制，可以在銷售終端完成快速標定。系統(tǒng)在未進行標定的時候同樣可以采集目標數(shù)據(jù)，進行目標的追蹤。標定過程是利用雷達周圍的靜止目標進行場景分析比如目標形態(tài)、距離、軌跡等，不斷進行數(shù)據(jù)分析。借用道路周圍護欄、綠化、樹木帶等靜止目標，通過對比多個靜止目標的坐標判定雷達與路面參考物之間的夾角，進行綜合判斷修正雷達角度，不斷減小安裝誤差，以達到系統(tǒng)可以標準化工作。

自動標定上位機

毫米波雷達應用在側后向駕駛輔助系統(tǒng)中，極大的解決了側后方的盲區(qū)問題，相對于傳統(tǒng)的超聲波雷達方案，探測距離提升了23倍。東風柳汽的側后向駕駛輔助系統(tǒng)處于行業(yè)領先地位，新車研發(fā)階段對毫米波雷達進行10萬公里路試，漏誤報率小于1次/100km，報警方式豐富，提醒可靠有效。中國、歐洲的汽車安全監(jiān)測機構NCAP、智能網(wǎng)聯(lián)汽車測試機構i-VISTA都已經(jīng)將側后向盲區(qū)的幾大功能（如盲區(qū)檢測、開門預警）列入了車輛安全評分項。毫米波雷達作為自動駕駛的發(fā)展道路上不可或缺的傳感器，雷達性能的提升和功能拓展都將進入快速發(fā)展階段。