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汽车毫米波雷达名词解释(合集)

毫米波雷达,是一种利用波长在毫米级的电磁波来测算距离、角度和速度的雷达传感器装置,多应用于自动驾驶场景。本文介绍一些常见的汽车毫米波雷达相关的名词及其释义,方便大家在学习和运用毫米波雷达的过程中进行查询。

      


自动驾驶


自动驾驶等级:美国汽车工程协会好美国高速公路安全管理局共同推出的自动驾驶等级标准,L0 指由人全权驾驶的无自动化汽车,可辅助警告和保护系统,L1 指提供方向盘或加减速辅助功能的驾驶支援汽车,L2 指部分自动化汽车,L3 指有条件自动化汽车, L4 指高度自动化汽车,L5 指完全自动化汽车,其中,L1-L3 处于 ADAS 阶段,L4 处于 ADAS+V2X 阶段,L5 处于完全自动驾驶阶段。

                     

V2X:车联网,通过整合全球定位系统(GPS)导航技术、车对车交流技术、无线通信技术及远程感应技术等多种技术实现信息融合共享的系统,可用于指导车辆规划路线、规避障碍等。


车路协同:以路侧系统和车载系统为基础进行构建,通过无线通讯设备实现车、路信息交互和共享的系统。


ADAS:Advanced Driver Assistance Systems,高级辅助驾驶系统是辅助进行汽车行驶及泊车的系统。当系统中含有人机交互接口时,它可以增加车辆安全和道路安全。属于初级自动驾驶,现在处于L2-L3+级别间


FCW:前方碰撞预警(Forward Collision Warning),通过毫米波雷达和前置摄像头不断监测前方的车辆相对距离、方位及速度,当探测到前方潜在的碰撞危险时,发出警报提醒驾驶员的辅助功能。

                

ACC:自适应巡航控制(Adaptive Cruise Control),依据设定的车速或者距离跟随前方车辆行驶的辅助功能。ACC 系统可根据前车速度主动控制本车行驶速度,将车辆与前车保持在安全距离。


 

AEB:自动紧急制动(Autonomous Emergency Braking),汽车主动刹车的安全辅助功能。AEB 系统利用毫米波雷达测出与前车或者障碍物的距离,利用数据分析模块将测出的距离与安全距离进行比较,小于警报距离时就进行警报提示并进行自动制动,从而确保驾驶安全。


 

LCA:变道辅助(Lane Change Assist),通过毫米波雷达、摄像头等传感器,对车辆两侧及后方进行探测,获取其他物体的运动信息,并结合当前车辆的运行状态,以声、光等方式提醒驾驶员最佳变道时机的系统,可有效地防止变道、转弯、后方追尾等交通事故的发生。变道辅助系统包括盲点检测(BSD)、变道预警(LCA)及后碰预警(RCW)3 个功能。


               

PA:泊车辅助系统(Parking Assist),通过安装在车身上的超声波雷达、摄像头以及红外传感器探测停车位置,并实时动态规划泊车路径,将汽车指引或者 直接操控方向盘驶入停车位置。


APA:自动泊车辅助系统(Auto Parking Assist),利用车载传感器(一般为超声波雷达或摄像头)识别有效的泊车空间,并通过控制单元控制车辆进行泊车 的系统。

                

RPA:遥控泊车辅助(Remote Parking Assist),在APA自动泊车技术的基础之上发展而来的泊车辅助系统,可通过遥控器进行泊车操作。

    

自学习泊车:车载电脑可以通过学习记住常用的泊车线路,即便是驾驶员不在车上时也可泊入或驶出到达预定位置的泊车辅助系统。


AVP:自动代客泊车(Automated Valet Parking),在停车位旁实现汽车的自动泊车入位过程的系统。 



传感器分类


毫米波雷达:Millimeter Wave Radar,指工作在毫米波波段的雷达。通常毫米波是指30~300GHz频域(波长为1~10mm)的电磁波,毫米波的波长介于厘米波和光波之间,因此毫米波兼有微波制导和光电制导的优点。汽车行业被允许应用的波段大致在24-79GHz,主要是24、60、77、79这几个。

             


摄像头:车载摄像头指安装在汽车上,用于监控汽车内外环 境情况以辅助汽车驾驶员行驶的摄像设备。 车载摄像头的主要组成部件包括镜头组、CMOS 芯片、DSP 芯片。 车载摄像头按安装位置的不同可分为前视、 后视、环视、内视车载摄像头。

                

超声波雷达:利用超声波测算距离的雷达传感器装置,通过发射、接收40kHz、48kHz或58kHz频率的毫米波,根据时间差测算出障碍物距离,当距离过近时 触发报警装置发出警报声以提醒司机。

激光雷达:激光雷达简称LiDAR,是一种集激光、GPS全球定位和惯性测量装置为一体的系统,用于获得数据并生成精确的数字模型。激光雷达通过发射激光脉冲并接收反射光,可构建周围环境3D立体模型,具备快响应、高精度的感知、测距能力。

               

多传感融合:自动驾驶传感器各有优劣,毫米波雷达起到了最核心的物体探测、测距和测速的作用,但是整个过程还需要其它传感器的辅助,比如激光雷达、摄像头、超声波雷达、惯性传感器等。随着越来越多汽车厂商开始将不同的传感器整合到汽车ADAS中,业界普遍认为“传感器融合(sensor fusion)”是高度自动化驾驶安全性的关键。从产品趋势来看主要是两种模式,一种是传感器本身的融合或高度集成,另一种是单芯片系统方案,即“多传感器+主处理器+数字信号处理器”。

                

毫米波雷达分类


SRR:Short Range Radar,短程毫米波雷达(60 米以下)
MRR:Middle Range Radar,中程毫米波雷达(100 米左右)
LRR:Long Range Radar,远程毫米波雷达(200 米以上)
4D毫米波雷达:4D成像雷达也属于毫米波雷达,是传统毫米波雷达的进化结果。4D毫米波雷达在原有距离、方位、速度的基础上增加了对目标的高度一维数据解析,能够实现距“3D+速度”四个维度的信息感知,可以有效地解析目标的轮廓、类别、行为。
角雷达:根据安装位置命名的毫米波雷达,安装在汽车车身四角的雷达。
前向雷达:也称为正向雷达,安装在汽车的正前方。
ROA雷达:第二排占位探测与活体探测雷达,后座乘员报警系统雷达,通过多重警示和提醒,有效避免儿童及宠物被遗忘在车内的事故发生的系统。
DMS雷达:驾驶员心跳呼吸检测雷达。


毫米波雷达集成


透波材料:透波材料是指能透过电磁波且几乎不改变电磁波的性质(包括能量)的材料。毫米波雷达是高频电磁波,易受电磁屏蔽的影响,因此针对集成毫米波雷达的外饰件部分来说,需要选择毫米波的透过性良好的材料。


低介电塑料:外饰件、雷达罩等大多采用注塑生产,为满足透波性能,从材料性能上来看,低介电常数是一个基本的选择条件;常用的低介电塑料如PC、PBT、PP、PPO、PPS、PEI、PA66、LCP等。


ACC车标:简单理解就是能实现ACC自适应巡航功能的车标。业界目前主要是采用毫米波雷达作为ACC功能的传感器,因此车标必须在具备金属亮色的同时还具备良好的透波性。主流做法是采用不连续镀铟的PVD工艺实现,也有尝试采用仿金属效果的INS来实现的。

       

       



镀铟:传统车标是镀铬来实现金属的高级外观。但金属铬层会屏蔽毫米电磁波,经过研发,厂商采用有稀有金属铟(Indium)合金通过蒸镀(PVD)工艺形成的海岛结构的不连续镀层实现透波效果。
INS膜片:INS是一种可以实现高拉伸的模内装饰工艺。针对毫米波雷达来说,难点更在于能实现仿金属效果的INS薄膜。相关厂商包括库尔兹、日本尾池、伟布乐、宁波激智、阿克苏诺贝尔等。
格栅:因为结构,造型的需要,一些新能源车型采用了封闭式格栅,比如日产Leaf,通用Bolt等,也是前向毫米波雷达(ACC雷达)的集成方式之一。
车灯:主要是前大灯与后尾灯,目前车灯厂商尝试将传感器集成到车灯里,形成一个模块,实现隐藏传感器的目的。比如说将固态激光雷达,摄像头与前大灯集成到前大灯;将毫米波雷达、摄像头集成到尾灯。典型代表如马瑞利提出的Smart Corner概念
B柱:所谓的B柱是指汽车前后门之间的那根立柱,它在汽车上“顶天立地”,上支顶棚,下接地板,就像汽车上的中流砥柱。事实上它也确实起着中流砥柱的作用,对于提高乘员舱的强度和刚性以及应付侧面碰撞具有非常重要的意义。是车内隐藏ROA生命探测雷达的区域之一。


               

毫米波雷达结构组成


ECU:电子控制单元(Electronicl Control Unit),控制汽车工作的微机控制器。
MCU:微控制单元(Microcontroller Unit),是把中央处理器(Central Process Unit) 的频率与规格做适当缩减,并将内存(Memory)、计数器(Timer)、USB、A/D 转 换、UART、PLC、DMA 等周边接口整合在单一芯片上的控制器。
阵列天线:由多个相同单天线(如对称天线)按一定规律排列组成的天线系统,也称天 线阵,根据天线馈电电流,间距,电长度等不同参数来构成阵列,以提升辐射的均匀性。
PCB:印制电路板(Printed Circuit Board),又称印刷线路板,电子元器件的支撑体,是电子元器件电气连接的载体。
高频板:电磁频率高(>1GHz)的特种线路板,指用于高频率(频率大于 300MHZ 或者波长小于 1 米)与微波(频率大于 3GHZ 或者波长小于 0.1 米)领域的印制电路板。
雷达罩:毫米波雷达罩可谓是电磁波的窗口、保护罩,不仅需要有保护内部高频PCB天线、芯片的强度,还需要能够穿透电波,对其不受影响。


天线技术


窄波束:宽度窄的波束,窄波束的方向性强,相较于宽波束更易判断目标物体的具体位置,将波束做窄是提升雷达探测精度的主要途径之一,可通过使用有向天线和阵列天线实现。
FSK:移频键控(Frequency Shift Keying),信息传输中使用得较早的一种调制方式,其优点为实现容易、抗噪声与抗衰减的性能较好,在中低速数据传输得到了广泛的应用。
PSK:相移键控(Phase Shift Keying),用载波相位表示输入信号信息的调制技术,具有噪声小的优点,是当今通讯设备的首选方案。
CW:等幅电报通信(Continuous Wave),通过电建控制发信机形成短信号“.”与 长信号“-”的连续声波,具备设备简单、占用频带窄、发射频率高、发射距离远的优点。
FMCW:调频连续波(Frequency Modulated Continuous Wave),接收的回波频 率与发射的频率变化规律相同的连续声波,可根据首发毫米波之间的频率差来确定目标 的位置及相对速度。
微带:一种微波集成电路传输线,由介质基片上的金属导带和底面的导体接地板构成, 适合制作微波集成电路。
HEMT:高电子迁移率晶体管(High Electron Mobility Transistor),一种具备两种 不同能隙(绝缘体价带顶端和低端的能量差)的场效应晶管体,具备良好的高频特性, 广泛应用于卫星电视和雷达。
FPGA:现场可编程门阵列(Field Programmable Gate Array),一种半定制集成电路,解决了定制电路灵活性不足问题,克服了原有可编程门阵列电路数有限的缺点。
MIMO:多输入多输出系统(Multiple Input Multiple Output),采用多个发射天线的系统,发射天线同时发射相互正交的信号,对目标进行照射,接收天线接收目标回波信号并对其进行综合处理,提取目标的空间位置和运动状态等信息。


芯片技术


HMIC:混合微波集成电路(Heterolithic Microwave Integrated Circuit),采用薄膜或厚膜技术,将微波电路制作在适合传输微波信号的基片上,再将各分立有源器件连接组装起来的集成电路。
MMIC:单片微波集成电路(Monolithic Microwave Integrated Circuit),使用半导体工艺制造无源和有源元器件的集成电路,可应用于微波及毫米波频段,相比 HMIC, MMIC 集成度高、成本低且成品率高,更适合大规模生产。
GaAs:砷化镓,应用最为广泛的半导体材料之一,其电子特性优于硅,噪音低、崩溃压(电压出现崩溃状况的临界值)高,可用于 250GHz 等高功率场合,广泛应用与移动电话、卫星通讯和雷达系统。
SiGe:锗硅,新型半导体材料,锗硅的电子迁移率比硅高,热导性是 GaAs 的 3 倍,对微电子技术发展具有重要意义。
SiGe BiCMOS:将 SiGe 工艺与 CMOS 工艺相兼容的工艺方法,即把宽带宽、高增益、低噪 SiGe-HBT 与高密度的 CMOS 功能性逻辑阵列进行集成的技术。
CMOS:互补金属氧化物半导体(Complementary Metal Oxide Semiconductor),是一种大规模集成电路芯片的制作材料。
DSP 芯片:数字信号处理器(Difital Signal Processor),能够实现数字信号处理技术的专用集成电路,具备完整的指令系统,可同时处理大量信息。
哈佛结构:将程序指令存储和数据存储分开的存储器结构,属于并行体系结构,信号处理速度快。


雷达性能参数


Max range:最大距离,雷达能探测到的最远距离。最大范围取决于以下因素:TX输出功率、TX天线增益、目标的 RCS、RX天线增益、噪声系数、活跃的帧时间、检测信噪比。

Range resolution:距离分辨率,指分辨两个距离很近的物体的能力。距离分辨率 (dRes) 仅取决于线性调频脉冲扫频的带宽。

Range accuracy:距离精度,单个目标的距离测量精度,取决于信噪比,通常距离精度是距离分辨率的一小部分。

Max velocity:最大速度,最大相对速度可以通过两个间隔为 Tc 的 Chirp 测得,更高的 Vmax 需要两个线性调频脉冲之间更短的传输时间。

Velocity resolution:速度分辨率,在速度上分离两个物体的能力,取决于帧的活动持续时间,雷达的速度分辨率与帧时间(Tf)成反比。

Velocity accuracy:速度精度,单个物体速度测量的准确性,取决于信噪比,通常是速度分辨率的一部分。

Max Angular Field of View:最大角视场,两个天线之间的间隔 l = l/2 会导致 ±90°的最大角视场。

Angular resolution:角度分辨率,角度分离两个物体的能力,雷达传感器的角度分辨率通常较低。


-END-


为促进行业的交流与发展,艾邦建有汽车毫米波雷达产业交流群,奥迪、奔驰、宝马、丰田、海拉、博世、奥托立夫、大陆、德尔福、法雷奥、电装、华为、德赛西威、均胜电子、华域、宝理、丰田合成、Zanini、四维尔、麦格纳、敏实、伟巴斯特、SABIC、科思创、巴斯夫等产业链上下游的朋友入群探讨,共谋进步。长按下面二维码申请加入。


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