車載毫米波雷達國內外發(fā)展現(xiàn)狀綜述

韓寶石，王 崢

（國家無線電監(jiān)測中心檢測中心，北京 100041）

1 研究背景

隨著智能交通系統(tǒng)在全球的廣泛應用，無人駕駛技術作為信息化與工業(yè)化深度融合的產物為整個汽車產業(yè)帶來了顛覆性的變化，汽車逐步由代步工具演變成為特殊的移動智能終端。高級駕駛輔助系統(tǒng)（ADAS）作為無人駕駛技術的基礎在全球范圍得到快速發(fā)展，預計未來5年，ADAS 市場年復合增速將達到39%。車載雷達是實現(xiàn)ADAS 功能的重要傳感器設備，在汽車探測和防撞預警功能上發(fā)揮了重要的作用。

2 車載雷達簡述

車載雷達是用于汽車或其他地面機動車輛的雷達，其包括基于不同技術（比如激光、超聲波、微波）的各種不同雷達，有著不同的功能（比如發(fā)現(xiàn)障礙物、預測碰撞、自適應巡航控制），以及運用不同的工作原理（比如脈沖雷達、FMCW 雷達、微波沖擊雷達）。[1]

20世紀60年代，德、美、日等發(fā)達國家內著手展開車載毫米波雷達的研究工作。早期的車載毫米波雷達發(fā)展相對緩慢，70年代中期到80年代初期，毫米波技術開始飛速發(fā)展，毫米波雷達開始逐步應用于軍用系統(tǒng)；80年代后期，汽車毫米波防撞雷達研究活躍，單脈沖和連續(xù)調制波兩種體制雷達已在美、日、歐汽車中廣泛應用；21世紀后，汽車市場不斷增長的需求推動了車載毫米波雷達產業(yè)的迅猛發(fā)展。目前，毫米波車載雷達的關鍵技術主要由博世、奧托立夫、電裝、大陸等傳統(tǒng)汽車零部件巨頭所壟斷，特別是76-77GHz 毫米波雷達，目前只有歐美等少數(shù)幾個公司掌握核心技術。[2]

3 車載毫米波雷達國內外發(fā)展現(xiàn)狀

3.1 歐洲

隨著汽車安全概念的不斷發(fā)展，歐洲首先展開了車載雷達的廣泛研究。德國的AEG-Telefunken 和Bosch 公司在1973年已開始共同研究汽車雷達防撞技術，但由于毫米波組件成本高、體積大等原因無法持續(xù)跟進。直到1986年，歐洲在“歐洲高效安全交通系統(tǒng)計劃（PROMETHEUS）”指導下重新開始了車載毫米波雷達的研制。之后，瑞典CelsiusTech 電子公司研制出適用于高速公路的自適應智能行駛控制系統(tǒng)（AICC），工作頻率77GHz，探測距離200m。德國奔馳汽車公司于1999年率先采用77GHz 毫米波雷達的自主巡航控制系統(tǒng)；四年后，博世研制的77 GHz 車載雷達正式實現(xiàn)商用。

在頻率規(guī)劃政策方面，歐盟于1992 年10 月通過針對道路安全的ERC/DEC/（92）02 決議，并于1998 年6 月發(fā)布76GHz-77GHz 短距離雷達設備相關的技術指標要求和測試方法標準，包含碰撞預警系統(tǒng)（CW，Collision Warning），汽車巡航控制系統(tǒng)（ACC，Automotive Cruise Control），防撞系統(tǒng)（AC，Anti-Collision）等標準規(guī)定。2004年，歐盟通過決議2004/545/EC 和ECC/DEC/（04）03，并于2009 年發(fā)布77GHz-81GHz 短距離雷達設備運行標準，該標準包含了77GHz-81GHz 車載雷達技術指標及測試方法。此外，歐洲自2013年起，計劃將車載雷達的使用頻率由24GHz 頻段逐步調整至79GHz 頻段。

3.2 日本

日本車載雷達研究工作的開展也相對較早。本田、豐田與三菱等公司相繼開展車載雷達的研制。在頻率規(guī)劃政策方面，日本是世界上唯一將車載雷達的頻段確定在60-61GHz 的國家。2012年12月，日本無線工業(yè)及商貿聯(lián)合會（ARIB，Association of Radio Industries and Businesses）發(fā)布的規(guī)范ARIB STD-T111《79GHz BAND HIGH-RESOLUTION RADAR》，正式將79GHz頻段規(guī)劃給無線電定位業(yè)務。2013年，松下與富士通研制出了79 GHz 頻帶毫米波車載雷達并在東京有明國際會展中心上展出。

3.3 美國

美國的車載雷達產業(yè)發(fā)展晚于歐洲，但受其相關制造業(yè)推動使得車載雷達產業(yè)發(fā)展迅猛，目前也已處于世界領先水平。1992年，福特和Eaton 公司聯(lián)合開發(fā)了VORAD 安全系統(tǒng)，該雷達系統(tǒng)采用單束波方式實現(xiàn)前向探測預警功能，作為后裝系統(tǒng)安置在公共巴士上，將巴士的事故發(fā)生率降低了近30%。目前，該系統(tǒng)仍在廣泛應用，工作于24.725GHz，能夠探測到106m 內多達20個目標。

在頻率規(guī)劃政策方面，美國將24 GHz、77 GHz 以及79GHz頻帶作為車載雷達的使用頻段。2012年5月，博世提交了在美國使用79GHz 短距離雷達的申請。美國聯(lián)邦通信委員會（FCC）計劃對這項申請進行規(guī)范。隨后，聯(lián)邦通信委員會發(fā)布擬議通知，提議在未經授權的情況下，允許在美國使用77-81GHz 的車載雷達。

3.4 中國

我國對車載雷達的研究機構主要有微系統(tǒng)研究所、各汽車公司、高校和部分創(chuàng)新性企業(yè)等。目前，24 GHz 和77 GHz 毫米波集成電路的關鍵技術已取得突破。其中，國內以華域汽車為代表的一部分企業(yè)已實現(xiàn)24 GHz 毫米波雷達的國產化，但77 GHz 毫米波雷達的國產化進程相對滯后。此外，由于國內汽車產業(yè)對于車載雷達的需要日益增大，其他各大高校和公司也紛紛開展了車載雷達的研究和研制，部分企業(yè)也開展了79GHz 雷達的研制與相關技術的研究，但國內自主車載毫米波雷達產品總體處于研制階段。

在頻率規(guī)劃政策方面，2005年原信息產業(yè)部發(fā)布了《微功率（短距離）無線電設備的技術要求》，該文件規(guī)定76GHz-77 GHz頻段用于車輛測距雷達。2012年，工業(yè)和信息化部為推動我國車載毫米波雷達產業(yè)的發(fā)展，頒布了《關于發(fā)布24GHz 頻段短距離車載雷達設備使用頻率的通知》（工信部無〔2012〕548號），該文件將24.25GHz-26.65 GHz 頻段規(guī)劃用于短距離車載雷達業(yè)務。此外，我國已著手開展77GHz-81GHz 車載毫米波雷達的頻率劃分研究工作，但目前尚未發(fā)布77GHz-81GHz 頻段分配方面的相關政策文件。

4 結束語

智能交通在全球發(fā)展迅猛，是我國當前汽車產業(yè)發(fā)展的新趨勢。先進駕駛輔助系統(tǒng)（ADAS）市場增長迅速，車載毫米波雷達作為智能網(wǎng)聯(lián)汽車和智慧交通的基礎器件，其頻率劃分受到產業(yè)的密切關注。由于中國市場中高端汽車裝配的毫米波雷達傳感器全部依賴進口，市場被美、日、德企業(yè)壟斷，價格昂貴，因此自主可控迫在眉睫。新市場對我國現(xiàn)有的頻率劃分規(guī)劃也提出了新的挑戰(zhàn)，在國際發(fā)達國家現(xiàn)有車載雷達頻率規(guī)劃經驗的基礎之上，建立適合我國國情的車載雷達系統(tǒng)的頻率劃分規(guī)則，能夠為我國汽車產業(yè)及相關車載雷達制造業(yè)的發(fā)展提供有力的技術保障。