自动驾驶中毫米波雷达的关键技术与设计要点

简介：
本文章深入探讨了自动驾驶技术中的关键传感器——毫米波雷达的技术细节和设计考量，包括工作原理、性能指标以及如何优化其在复杂驾驶环境下的效能。 自动驾驶毫米波雷达是实现高级驾驶辅助系统（ADAS）和全自动驾驶汽车的关键技术之一。由于其能够在各种天气和光照条件下提供稳定的目标检测功能，因此备受青睐。 以下是关于毫米波雷达关键技术及其设计要点的详细说明： 1. **检测范围**：这是衡量雷达性能的重要指标，决定了雷达能够探测到最远距离的目标。更长的检测范围有助于提前预警潜在危险，提高行车安全性。 2. **视场（Field of View, FoV）**：指雷达可以覆盖的角度范围，包括水平和垂直方向上的角度。宽广的视场能够确保车辆周围全方位感知能力，例如360°全覆盖的“茧状雷达”(Cocoon Radar)。 3. **高分辨率**：高分辨率意味着雷达能更准确地识别目标的距离、速度及方位角信息，这对于车道级探测精度至关重要，并且可以更好地识别弱小目标如路障或路沿。 4. **多目标区分能力（Multiple Target Discrimination, MTD）**: 在复杂的交通环境中，雷达需要能够区分开多个接近的目标以避免误判。 5. **背馈天线设计**：例如RO3003G2的设计可以优化馈电损耗、提高雷达威力的同时增强测角精度和感知灵敏度，并缩小天线尺寸。 6. **波束赋形（Beamforming）**: 通过调整发射与接收天线阵列的相位，形成特定指向和形状的波束来适应不同应用场景的需求。 7. **Boresight**：确保远近模式下具有相同的路面覆盖威力，并减少近距离探测盲区，这对于车路协同应用特别重要。 8. **单芯片高分辨雷达**：例如使用NXP TEF82XX可以支持海拔测量和高速运动目标检测等功能，通过稀疏MIMO阵列以及高级信号处理技术实现更高分辨率及动态频率调整。 9. **稀疏MIMO阵列信号处理**: 采用稀疏MIMO（多输入多输出）阵列结合单一芯片设计，并使用DDMA、敏捷频率等先进技术提高目标探测准确性与抗干扰能力。 10. **道路测试场景**：通过实际的道路测试，例如足球场环境、隐藏物体识别以及高速公路标志和交叉路口等特定场景验证雷达性能可靠性。 11. **点云建图（SLAM）**: 利用毫米波雷达数据结合激光雷达或摄像头信息进行同步定位与地图构建(SLAM)，以创建高精度的周围环境模型。 12. **目标分类**：通过算法对行人、非机动车及各类车辆进行精确识别，例如行人检测率可达98.7%，为安全驾驶决策提供关键依据。 随着自动驾驶技术的发展进步，毫米波雷达在硬件（如通道数量、分辨率和成本等）与软件（信号处理算法）方面不断改进以满足更高层次的自动化需求。未来，毫米波雷达将更加小型化且性能更优，并与其他传感器融合使用，共同构建更为智能安全的自动控制系统。