智能网联汽车技术 课件 项目二（任务3、4）毫米波雷达技术.pptx

任务3毫米波雷达技术

01任务3毫米波雷达技术

02任务引入

任务引入自动驾驶技术发展至今，该领域目前已经演变成了融合感知派和视觉感知派这两条截然不同的技术路线。除了特斯拉之外，绝大多数车企都属于融合感知派，它们往往会采用激光雷达+毫米波雷达+摄像头等多重冗余感知方案。对于融合感知派成员来说，激光雷达、毫米波雷达已经不再是装不装的问题，而是需要装多少个的问题。正当大多数车企还在纠结于应该在自己的产品上搭载多少颗激光雷达，多少颗毫米波雷达时，从2022年2月中旬开始，特斯拉投放在北美市场的ModelS和ModelX将不再配备毫米波雷达，这也就意味着特斯拉在北美市场上已经实现了纯视觉自动驾驶的这一愿景，正式进入了它想要的纯视觉智能驾驶时代。你是否认同不搭载毫米波雷达的自动驾驶方案呢？

03任务目标

04了解毫米波雷达定义、结构、功能、工作原理

了解毫米波雷达定义、结构、功能、工作原理020103042了解毫米波雷达在智能网联汽车整车的作用4能够熟悉毫米波雷达的优缺点3能够熟悉毫米波雷达的应用场景5能够熟悉毫米波雷达在汽车上的配置方案

毫米波雷达介绍毫米波雷达：MillimeterWaveRADAR（MillimeterWaveRadioDetectionAndRanging无线电探测与测距）。毫米波是指波长为1~10mm的电磁波，对应的频率范围为30~300GHz。电磁波波普如下图2-3-1所示。

图2-3-1电磁波波谱

毫米波雷达介绍毫米波雷达是工作在毫米波频段的雷达，它通过发射与接收高频电磁波来探测目标，后端信号处理模块利用回波信号计算出目标的距离、速度和角度等信息。按照测量目标的距离远近可划分为短程雷达（SRR）、中程雷达（MRR）、远程雷达（LRR)。如下图2-3-2所示。

图2-3-2毫米波雷达频段与距离分类

毫米波雷达的组成毫米波雷达是一种利用毫米波频段进行雷达测量的传感器。它由发射模块、接收模块、天线和信号处理模块构成。毫米波工作时，发射模块通过天线将电信号（电能）转化为电磁波发出，接收模块接收到射频信号后，将射频电信号转换为低频信号，再由信号处理模块从信号中获取距离、速度和角度等信息。

毫米波雷达的发射模块负责产生并发射毫米波信号。通常使用毫米波频段的电子器件，如谐振器或振荡器来产生毫米波信号。毫米波雷达的天线用于发射和接收毫米波信号。毫米波雷达的接收模块负责接收并处理回波信号。接收模块通常包括低噪声放大器、混频器和解调器等电子器件，用于增强和解调接收到的信号。天线的设计通常需要满足较高的增益和方向性要求，以便有效地发射和接收毫米波信号。毫米波雷达的信号处理模块用于对接收到的回波信号进行处理和分析，通常包括数字信号处理器（DSP）和算法，用于提取出目标的位置、速度、尺寸等信息。

毫米波雷达的组成以上是毫米波雷达的一些主要组成部分。不同型号和应用的毫米波雷达可能会有所不同，但通常都会包含这些基本组件。毫米波雷达的组成如图2-3-3所示。

图2-3-3毫米波雷达的组成

05毫米波雷达测距原理

毫米波雷达测距原理与激光雷达相比毫米波雷达会有很多测量短距离的场景，如侧向警示、倒车警示等，因此主要以FMCW调制方法来测距。测距原理为：通过振荡器形成持续变化的信号，而发出信号和接收信号之间形成频率差，其差值与发射-接收时间差成线性关系，只要通过频率差就能计算车辆与物体距离。如图2-3-4所示。

图2-3-4毫米波测距原理

06毫米波雷达测速原理

毫米波雷达测速原理（1）毫米波雷达测速主要是基于多普勒效应来测速。

（2）当发射的电磁波和被探测目标有相对移动、回波的频率会和发射波的频率不同，通过检测这个频率差可以测得目标相对于雷达的移动速度。如下图2-3-5所示。

图2-3-5毫米波测速原理

07毫米波雷达角度测量原理

毫米波雷达角度测量原理（1）毫米波雷达方位测量主要包括水平角度和垂直角度的测量。

（2）通过毫米波雷达的发射天线（TX）发射出毫米波后，遇到被监测物体，反射回来，通过毫米波雷达并列的接收天线（RX1和RX2），收到同一监测目标反射回来的毫米波，根据反射回波的相位差（b）以及RX1和RX2间的距离（d），就可以通过三角函数计算出被监测目标的方位角（αAZ）。

（3）为了提高方位的测量精度，采用使用大量阵列天线来构成窄波束的方法。如下图2-3-6所示。

毫米波雷达角度测量原理图3-3-5毫米波角度测量

毫米波雷达优缺点毫米波雷达是唯一具备“全天候全天时”工作能力的车载传感器，是智能网联汽车不可或缺的核心传感器之一。

08优点

优点（1）精度高，抗干扰能力强。毫米波雷达工作在高频段，测量精度高，并且由于周围噪声和干扰处于中低频区，基本上不会影响毫米雷达的正常运行；

（2）高分辨率