汽车雷达传感器迭代和融合趋势

之前小星介绍了自适应巡航系统ACC和它的核心雷达传感器。今天让我们详细聊聊汽车雷达传感器的迭代和融合趋势吧。

汽车雷达传感器迭代

调频连续波FMCW的测量方法在汽车雷达传感器中广泛采用。通过单位时间固定频率范围进行扫描。就可以通过测量发射频率和接收频率的频率差算出精确的传输时间。也就是完成了时间差和频率差的转换。而通过微波芯片和FFT傅里叶变换的信号处理，频率差相对容易精确计算。在频率上升和频率下降过程中各测量一次频率差。这样就可以计算出多普勒效应造成的频率差从而算出前车速度，进而同时得到前车距离。

↑FMCW雷达传感器测速原理

目前汽车雷达传感器的迭代正朝着电子扫描替代传统无线电镜头的方向发展。电子扫描雷达Electrically Scanning Radar简称ESR。在没有机械旋转部件的前提下，电子扫描雷达有很宽的探测范围，还能灵活地兼顾长距和中距目标的识别。比如在探测20度视野范围内200米外的长距物体时，电子扫描雷达还能兼顾90度宽视野50米外的中距目标。

↑电子扫描雷达传感器视野分布

电子扫描雷达能够兼顾长距和中距以及具有不同视野范围的秘密来自多发射接收天线的使用。当无线电信号通过单发射线发射时视野窄距离远 ，当采用多天线发射时视野宽距离中等。通过对多接收天线的相位差测量经过信号处理就能得到测量目标的角度信息。

↑电子扫描雷达系统原理简图

比如2发4收的电子扫描雷达通过单发射天线1和多发射天线2覆盖不同视野。发射信号交替的发送FMCW频率调制连续波。数字信号处理器DSP对接收信号的回波率计算相差就可以得到目标的角度信息。

↑电子扫描雷达工作原理

其实这样的设计很类似家里路由器使用的MIMO多天线波束成型来提高信号强度。虽然没有旋转部件，但是通过相差测量角度。

是不是很难理解？我们直接看视频吧。

↑相控阵波束成型动画

汽车雷达传感器融合趋势

目前随着自动驾驶技术的兴起，汽车雷达传感器正朝着与摄像头传感器和激光雷达传感器进行信号融合的趋势发展。通过信号融合，这三种传感器可以在距离探测、速度探测、暗处使用效果、恶劣天气使用效果、目标分级和分辨精度方面优势互补。

↑各种自动驾驶传感器优势互补

市场应用如何

自适应巡航ACC雷达传感器正朝着电子扫描替代传统无线电镜头的方向发展。甚至雷达传感器开始融合摄像头信号或者整合摄像头传感器。

↑沃尔沃的雷达传感器融合摄像头

以沃尔沃的雷达传感器为例，沃尔沃的City Safety + 车道偏离警告 + 自适应巡航功能在上一代XC90中需要激光传感器、摄像头传感器、雷达传感器等3个不同的传感器来实现。全新XC90车型创新的启用了摄像头雷达集成传感器RACam。由于摄像头雷达传感器信号的融合，其不仅可以完成原来摄像头传感器完成的车道识别和雷达传感器完成的自适应巡航，同时其可以非常可靠的识别周围的物体。使用图像和微波信号双重确认物体保证了识别的准确率。

综上所述，汽车雷达传感器技术正在逐步创新和迭代，电子扫描雷达成为主流。汽车雷达传感器与摄像头传感器和激光雷达传感器进行信号融合也成了大势所趋。相信随着传感器数量和质量的快速攀升，自动驾驶将在不远的将来成为现实。