毫米波雷达在侧后向驾驶辅助系统中的应用

汪业栋

毫米波雷达，是工作在毫米波波段（millimeter wave）探测的雷达。通常毫米波是指30～300GHz频域，即波长为1～10mm的电磁波。毫米波的波长介于微波和远红外波相交叠的范围，因而兼有两种波谱的特点。

根据波的传播理论，频率越高，波长越短，分辨率越高，穿透能力越强，但是在传播过程中的损耗也越大，传输距离越短;相对的，频率越低，波长越长，绕射能力越强，传输距离越远。所以与微波相比，毫米波分辨率高、指向性好、抗干扰能力强和探测性能好。与红外相比，毫米波的大气衰减小、对烟雾灰尘具有更好的穿透性、受天气影响小。这些特质决定了毫米波雷达具有全天时全天候的工作能力。

毫米波雷达用电磁波的接发方法探测目标并测定它们的空间位置，检测与目标物体的距离，速度和方向。毫米波雷达测距原理很简单，就是发射无线电波（毫米波），然后接收回波，根据收发的时间差测得目标的位置数据和相对距离。根据电磁波的传播速度，可以确定目标的距离为：s=ct/2，其中s为目标距离，t为电磁波从雷达发射出去到接收到目标回波的时间，c为光速。毫米波雷达测速和普通雷达一样，都是基于多普勒效应（Dopler Effect）原理。当目标向雷达天线靠近时，反射信号频率将高于发射机频率;反之，当目标远离天线而去时，反射信号频率将低于发射机频率。由多普勒效应所形成的频率变化叫做多普勒频移，它与相对速度成正比，与振动频率成反比。

随着人们的生活水平逐步提高，家庭配置车辆也在增加。随之而来的道路交通安全问题越发突出。据世界卫生组织估计，每年约有130万人死于交通事故。而攝像头和雷达等adas传感器有助于提高驾驶安全，有效减少交通事故。在驾驶过程中，会遇到需要变道、转弯、驶入或驶出停车位的需求，由于车辆本身存在盲区的缘故，仅通过两侧的后视镜很难准确查看后方道路的情况，且在浓雾、雨天、黑夜路况下，如果盲区内有车辆或行人存在，更易导致剐蹭事故出现，很多的交通事故都是因为车辆存在盲区，不能完全了解侧后向的危险路况导致的。而布置在车身后方的毫米波雷达就可以完全探测到后方盲区，给驾驶员危险提示。

东风柳州汽车有限公司打造的2022款东风风行游艇车型，配备了两颗77GHz的后角毫米波雷达，布置在后保内侧，固定在后侧围钣金上。其稳定探测距离可达70m，水平FOV为150°，完全覆盖车后的盲区，可实现盲区监测、变道辅助、开门预警、倒车横穿预警功能。当驾驶员危险变道、开门、和倒车时，系统能够通过安装的雷达控制系统，通过声光预警提醒驾驶者可能发生的碰撞危险。从而消除视线盲区和分心驾驶，引导驾驶员安全驾车，大大提高行车安全。

雷达通过获取到的目标物的距离信息、速度信息以及角度信息可以计算出目标相对于本车的坐标位置以及到达本车侧面或者后方的时间，继而决定是否发出预警以提醒驾驶员注意后方目标，该系统关联车速、转向、档位、车门等信号，通过后视镜上的盲区灯进行提醒，仪表进行声音报警。

毫米波雷达系统通过采用微多普勒、超宽带、阵列天线、双天线及波束合成等技术从设计开发端整体提升性能。通过波形设计和天线设计等硬件设计实现了完美的硬件架构基础，为软件优化提供了平台保障。

毫米波雷达由于探测距离较远，角度分辨率高，对于系统安装校准有一定的精度要求，在车辆下线时我们采用四轮定位进行封闭式标定，但在销售终端不具备条件，由于车辆发生换件、维修、碰撞等原因会导致雷达标定角度发生变化，进而影响侧后向驾驶辅助系统探测准确率。东风柳汽自主研发采用独有的售后自动标定机制，可以在销售终端完成快速标定。系统在未进行标定的时候同样可以采集目标数据，进行目标的追踪。标定过程是利用雷达周围的静止目标进行场景分析比如目标形态、距离、轨迹等，不断进行数据分析。借用道路周围护栏、绿化、树木带等静止目标，通过对比多个静止目标的坐标判定雷达与路面参考物之间的夹角，进行综合判断修正雷达角度，不断减小安装误差，以达到系统可以标准化工作。

自动标定上位机

毫米波雷达应用在侧后向驾驶辅助系统中，极大的解决了侧后方的盲区问题，相对于传统的超声波雷达方案，探测距离提升了23倍。东风柳汽的侧后向驾驶辅助系统处于行业领先地位，新车研发阶段对毫米波雷达进行10万公里路试，漏误报率小于1次/100km，报警方式丰富，提醒可靠有效。中国、欧洲的汽车安全监测机构NCAP、智能网联汽车测试机构i-VISTA都已经将侧后向盲区的几大功能（如盲区检测、开门预警）列入了车辆安全评分项。毫米波雷达作为自动驾驶的发展道路上不可或缺的传感器，雷达性能的提升和功能拓展都将进入快速发展阶段。