1、車用測距雷達研究進展統計表明，70%90%的交通事故是由于駕駛員操作失誤造成的。在美國、日本等國家，消費者選購汽車的著眼點已把駕駛汽車的安全程度 放在第一位。如果拋開駕駛的熟練程度和駕駛經驗外，最有效的降低 事故的方法就是讓車具有碰撞報警或主動避撞功能。隨著人們對交通 安 全 的 不 斷 重 視 ， 推 動 了 汽 車 前 向 碰 撞 報 警 系 統 ( forwardcollisionwarningsystems ， FCWS)、 前 向 主 動 避 撞 系 統 ( forwardcollisionavoidancesystems， FCAS)、 自 適 應 巡 航 控 制 系 統(adap

2、tivecruisecontrol，ACC)等先進車輛主動安全技術的飛速發展。 上述系統的共同點是通過車用測距雷達測量主車與目標車之間的距離、 相對速度以及相對方位角等信息，并將其傳送給系統的控制單元。車 用測距雷達俗稱車用雷達， 是實現汽車主動安全技術的關鍵技術之一， 是當前智能交通、信號處理以及傳感器工業的研究熱點。一、車用雷達分類及概況按測量介質不同，可將車用雷達分為超聲波雷達、紅外雷達、激光雷 達以及微波雷達。超聲波雷達、紅外雷達因其探測距離相對較短，目 前，主要應用于汽車倒車控制系統。激光雷達和微波雷達因其具有測量距離遠、精度高等優點，被廣泛應用于車輛主動安全控制系統激光雷達的優點是

3、結構相對簡單，具有高單色性、高方向性、相干性 好、測量精度較高、探測距離遠、能識別道路狀況、 價格便宜等特點。 缺點是測量性能易受環境因素干擾，在雨、雪、霧等天氣情況下，測 量性能會有所下降，受測量原理限制只能傳遞相對距離信息。按測量 原理不同可分為脈沖式激光測距雷達和相位式激光測距雷達 2 種。微波雷達探測距離遠、運行可靠、測量性能受天氣等外界因素的影響 較小，可以獲得主車與目標車輛間距離、相對速度，有些雷達還可獲 得相對方位角和以及相對加速度等信息，但價格比較昂貴。按測量原 理不同，可分為脈沖調頻(pulsefrequencymodulation , PFM)和調頻連 續波( freque

4、ncymodulationcontinuouswave， FMCW)。當前，微波雷達的使用頻率主要集中在 2324, 6061, 7677GHz3個頻段，波長均為毫米級，也稱微波雷達為毫米波雷達。在這些特殊頻段上，微波的輻射能量在大氣中具有很大的衰減特性。24GHz雷達信號在大氣中傳播的衰減系數約為 0.2dB/km, 60GHz約為15dB/km, 77GHz約為0.4dB/km。整體上是隨頻率的升高而上升，但在上述3個頻段內由于大氣中水蒸汽、 氧分子的吸收和散射作用產生出衰減尖峰， 使得雷達信號的傳播被限制在一個較短的范圍之內，從而可以盡量降低對其他車輛雷達或無線電設備的影響，并減少對周圍

5、人體的輻射。二、車用雷達的研究進展與應用雷達技術首先應用于軍用，隨著全世界對道路交通安全、汽車安全技術的不斷重視，雷達技術開始轉為民用，主要用于交通的管制、雷達 測速以及汽車主動安全技術方面。國外對車用雷達的研究開始比較早，在以德國、美國、日本、法國等為代表的主要西方發達國家內展開。隨著汽車電子技術、嵌入式技術以及信號處理技術的發展，推動了車用雷達的研制與應用，世界各國 掀起了研發車用雷達的熱潮。車用毫米波雷達的研究始于20世紀60年代。典型代表是德國ADC公 司生產的ASR100毫米波雷達采用脈沖測距方式。戴姆勒奔馳、日產、 福特等汽車公司廣泛開發的汽車主動避撞系統以及自適應巡航系統多 采用

6、該款雷達。日本豐田公司與 Denso 公司、三菱公司合作開發的電子掃描式毫米波(electro nicallysca nnin gMMW)雷達，采用調頻連續波測距方式，結構緊湊、抗干擾性能好。它是世界上第一款采用先進的相控陣技術的車用雷達。與機械掃描雷達相比，相控陣雷達的天線無需轉動，波束掃 描更加靈活，對目標識別的性能優異。表 1 所示為 2 種不同測距方式 下的毫米波雷達的技術參數。表 1 毫米波雷達技術參數法國AutoCruise公司是由Thales公司與美國TRW公司聯合成立的，專 門從事車用毫米波雷達的研制與生產。該公司生產的 AC10 和 AC20 毫米波雷達，采用單片微波集成電路

7、(monolithicmicrowavelC, MMIC)制造，性能卓越、角度大、精度高， 可自動對同一物體進行識別，無需進行后序信號識別處理。該公司于 2002年簽署了一項總額超過 2 億歐元的合同，在 5 年內為歐洲主要卡 車生產商配備自適應巡航控制系統。另外，美國Eat onV ORD公司所生產的EVT-20Q EVT-300車用全天候防撞擊報警系統就采用了這兩款雷 達。在短短的幾年間，該防撞系統已經在美國的 5000輛大型卡車上裝 配使用。該公司還與日立公司聯合開發了 6Q.5GHz 連續波調頻雷達， 探測范圍為112Qm，相對速度范圍為Q.418Qkm/h，探測方位角為 水平方向 &

8、#177;6、°垂直方向 4°，雷達功率為 19W。激光雷達的研究始于 20 世紀 70 年代。日本對該項技術的研究處于世 界領先水平，先后研制了單光束激光雷達、一維掃描式激光雷達、二 維掃描式激光雷達。其中，豐田汽車公司與 Denso 公司合作開發的二 維掃描式激光雷達代表了當前激光雷達的最新進展， 其技術參數如表 2 所示。表 2 二維掃描式激光雷達技術參數該雷達通過將激光雷達掃描回來的圖像在豎直方向上進行分割，初步 實現了對目標車輛上下坡道的判別與跟蹤。該雷達不僅對動靜態物體具有很強的辨識能力，而且，對在轉彎、上下坡情況下也具有很高的分辨能力，可分辨路標、車輛、交通標

9、志、 車道線，減少在車輛上下坡時引起的目標丟失。此外，日本NEG本田、村田制作所，德國VDO寶馬、博世（Bosch）, 美國德爾福（Delphi）、福特以及瑞典沃爾沃等公司都競相研制和生產 車用雷達。目前,世界上采用車用雷達的汽車產品還不多,車用雷達 僅局限于在一些高檔豪華轎車上應用。如，奔馳 S 系列、美洲虎 XKR 系列、尼桑Nissan的Q45, FX45系列、凌志330和430系列、奧迪A8 系列，以及卡迪拉克的某些選配車型。三、車用雷達存在的問題及發展趨勢車用雷達首先要解決的技術難題就是減少雷達的誤報。由于車輛在道 路中行駛狀況十分復雜，并線、移線、轉彎、上下坡以及道路兩旁的 靜態護

10、欄、標志牌，還有各種惡劣天氣的影響等，使得雷達對主目標 的識別十分困難，誤報率很高。盡管某些雷達具有二維，甚至三維的 目標探測能力，但迄今為止，沒有任何一個傳感器能保證在任何時刻 提供完全可靠的信息。要想完全解決好雷達的誤報問題，還需要采取 多傳感器之間的信息融合技術。如美國 Delphi 公司的汽車防撞系統就 采用了激光雷達、微波雷達和機器視覺等多種傳感器的信息融合，實 現了信息分析、綜合和平衡，利用數據間的冗余性和互補特性進行容 錯處理，克服了單一傳感器可靠性低、有效探測范圍小等缺點，有效 地降低了雷達的誤報率。生產雷達的主要材料 GaAs和SiGe的價格一直居高不下，成為車用雷達推廣應用

11、的瓶頸。另外，雷達及天線的小型化與成本造價之間也同樣存在矛盾。美國飛思卡爾（Freescaie半導體公司率先采用新型硅錯 雙極 CMOS 材料工藝生產毫米波雷達的核心部件 射頻芯片，使生產 雷達的價格大為降低。 MMIC 的最新發展， 使固態收發模塊在雷達中的 應用達到實用階段。可將固態收發模塊中的有源器件和無源器件制作 在同一塊砷化鎵基片上，從而大大提高了固態收發模塊的技術性能， 使成品的一致性好、尺寸小、重量輕。可以預見，隨著新材料、新工 藝在雷達中的不斷應用，使價格低廉、高性能的車用雷達的實現和普 及成為可能。雷達必須滿足電磁兼容性（EMC）要求，即雷達在其電磁環境中須符 合要求運行，并不對其環境中的任何設備產生無法忍受的電磁干擾。 目前，世界上還沒有統一的車用雷達使用頻帶。日本是世界上唯一將 車用雷達的頻段確定在 6061GHz的國家。近幾年，又將 7677GHz 頻段作為車用雷達系統使用頻段。在歐洲，歐盟委員會決定，從 2005 年下半年至2013年期間，在整個歐盟范圍內，將24GHz作為車用雷達 的使用頻帶。考慮到其他無線通信業務的發展， 2013 年以后，將頻帶 調整為79GHz.在美國則使用24, 7677GHz2個頻帶。因此，需要對 車載雷達規定統一的專用頻帶，從技術