毫米波技術(shù)是當(dāng)前熱門技術(shù)之一,，缺乏毫米波,，目前取得的諸多進(jìn)展將會停滯不前。對于毫米波應(yīng)用,，大家所熟知的為5G毫米波,、毫米波通信等。在本文中,，將對雷達(dá)" target="_blank">毫米波雷達(dá)技術(shù)加以詳解,，以增進(jìn)大家對毫米波應(yīng)用的了解。

超聲波雷達(dá),、紅外雷達(dá),、激光雷達(dá)都是通過對回波的檢測，與發(fā)射信號相比較，得到脈沖或相位的差值,，從而計(jì)算出發(fā)射與接收信號的時(shí)間差,。再分別對應(yīng)于超聲波、紅外線,、激光在空氣中的傳播速度,，計(jì)算出與障礙物的距離與相對速度。毫米波雷達(dá)與光學(xué)和紅外線雷達(dá)相比不受目標(biāo)物體形狀顏色的干擾,，與超聲波相比不受大氣紊流的影響,，因而具有穩(wěn)定的探測性能;環(huán)境適應(yīng)性好。受天氣和外界環(huán)境的變化的影響小,，雨雪,，灰塵，陽光都對其沒有干擾;多普勒頻移大,，測量相對速度的精度提高,。

基于多傳感信息融合的車輛主動防碰撞控制系統(tǒng)，就是根據(jù)多傳感器接收到的車輛前方目標(biāo)信息和本車的狀態(tài)信息,，利用多源信息融合技術(shù),，識別出本車前方車輛的距離和速度等狀態(tài)信息，并進(jìn)行碰撞危險(xiǎn)估計(jì)的,。顯然,，基于多傳感信息融合的車輛主動防碰撞控制系統(tǒng)是一種主動式的防撞、防抱死的汽車安全系統(tǒng),，它使反應(yīng)時(shí)間,、距離、速度三個(gè)方面都能得到優(yōu)化控制,，可減少駕駛員的負(fù)擔(dān)和判斷錯(cuò)誤,，對于提高交通安全性將起到重要作用，是實(shí)現(xiàn)汽車自動化駕駛的基礎(chǔ),。

在汽車防撞傳感器當(dāng)中,，根據(jù)工作原理和工作過程不同，分為超聲波雷達(dá),、紅外雷達(dá),、激光雷達(dá)以及毫米波雷達(dá)。其中前三種雷達(dá),，都是通過對回波的檢測,，與發(fā)射信號相比較，得到脈沖或相位的差值,，從而計(jì)算出發(fā)射與接收信號的時(shí)間差,。再分別對應(yīng)于超聲波、紅外線、激光在空氣中的傳播速度,，計(jì)算出與障礙物的距離與相對速度,。這三種采用聲光原理設(shè)計(jì)出的汽車防撞雷達(dá)雖結(jié)構(gòu)簡單，價(jià)格低廉,，但容易受到惡劣氣象條件干擾,，無法確保測距精度。毫米波雷達(dá)則顯示出它特有的優(yōu)點(diǎn),，與光學(xué)和紅外線雷達(dá)相比不受目標(biāo)物體形狀顏色的干擾,，與超聲波相比不受大氣紊流的影響，因而具有穩(wěn)定的探測性能;環(huán)境適應(yīng)性好,。受天氣和外界環(huán)境的變化的影響小,，雨雪，灰塵,，陽光都對其沒有干擾;多普勒頻移大，測量相對速度的精度提高,。

下面我們就逐步介紹主流的傳感器技術(shù),，目前最受關(guān)注的傳感手段是運(yùn)用毫米波進(jìn)行測量的雷達(dá)系統(tǒng)。今天先介紹毫米波雷達(dá)技術(shù),。

雷達(dá)為利用無線電回波以探測目標(biāo)方向和距離的一種裝置,。雷達(dá)為英文Radar一詞的譯音，該字詞是由Radio DetectionAnd Ranging一語的前綴縮寫而成,，為無線電探向與測距的意思,。全世界開始熟悉雷達(dá)是在1940年的不列顛空戰(zhàn)中，七百架載有雷達(dá)的英國戰(zhàn)斗機(jī),，擊敗兩千架來襲的德國轟炸機(jī),，因而改寫了歷史。二次大戰(zhàn)后,，雷達(dá)開始有許多和平用途,。在天氣預(yù)測方面，它能用來偵測暴風(fēng)雨;在飛機(jī)輪船航行安全方面,，它可幫助領(lǐng)港人員及機(jī)場航管人員更有效地完成他們的任務(wù),。

毫米波，是工作在毫米波波段(millimeter wave),，工作頻率在 30～100GHz,，波長在1～10mm之間的電磁波。毫米波的波長介于微波和厘米波之間,，因此毫米波雷達(dá)兼有微波雷達(dá)和光電雷達(dá)的一些優(yōu)點(diǎn),。車用毫米波雷達(dá)主要包括24GHz和77GHz毫米波雷達(dá)。

同厘米波導(dǎo)引頭相比，毫米波導(dǎo)引頭具有體積小,、質(zhì)量輕和空間分辨率高的特點(diǎn),。與紅外、激光,、電視等光學(xué)導(dǎo)引頭相比,，毫米波導(dǎo)引頭穿透霧、煙,、灰塵的能力強(qiáng),，具有全天候(大雨天除外)全天時(shí)的特點(diǎn)。毫米波雷達(dá)可以全天候工作,，不受天氣狀況的影響,，而惡劣的氣候環(huán)境正是導(dǎo)致交通事故的主要原因之一。毫米波與光波相比,，它們利用大氣窗口(毫米波與亞毫米波在大氣中傳播時(shí),，由于氣體分子諧振吸收所致的某些衰減為極小值的頻率)傳播時(shí)的衰減小，受自然光和熱輻射源影響小,。

毫米波在雷達(dá)中應(yīng)用的主要限制有：雨,、霧和濕雪等高潮濕環(huán)境的衰減，以及大功率器件和插損的影響會降低毫米波雷達(dá)的探測距離;樹叢穿透能力差,，相比微波,，對密樹叢穿透力低。

毫米波和大多數(shù)微波雷達(dá)一樣,，有波束的概念,，也就是發(fā)射出去的電磁波是一個(gè)錐狀的波束，而不像激光是一條線,。這是因?yàn)檫@個(gè)波段的天線,，主要以電磁輻射，而不是光粒子發(fā)射為主要方法,。這一點(diǎn),，雷達(dá)和超聲是一樣，這個(gè)波束的方式,，導(dǎo)致它優(yōu)缺點(diǎn),。優(yōu)點(diǎn)，可靠,，因?yàn)榉瓷涿娲?，缺點(diǎn)，就是分辨力不高,。毫米波雷達(dá)可以對目標(biāo)進(jìn)行有無檢測,、測距,、測速以及方位測量。

說起測距的原理,，其實(shí)也簡單,，都是基于TOF(Time OfFlight)原理。雷達(dá)工作原理與聲波的反射情形十分類似,，差別只在于其所使用的波是一個(gè)頻率很高的無線電波,，而非聲波。雷達(dá)的發(fā)射機(jī)相當(dāng)于發(fā)出喊叫聲的聲帶,，可以發(fā)出類似喊叫聲的電脈沖(Pulse),，雷達(dá)的指向天線就好像喊話筒，使電脈沖的能量,，能集中某一方向發(fā)射,。接收機(jī)的作用則與人耳相仿，用以接收雷達(dá)發(fā)射機(jī)所發(fā)出電脈沖的回波,。

毫米波雷達(dá)測速和普通雷達(dá)一樣,，有兩種方式，一個(gè)基于多普勒效應(yīng)(Dopler Effect)原理,。所謂多普勒效應(yīng)就是,，當(dāng)聲音，光和無線電波等振動源與觀測者以相對速度V相對運(yùn)動時(shí),，觀測者所收到的振動頻率與振動源所發(fā)出的頻率有所不同。因?yàn)檫@一現(xiàn)象是奧地利科學(xué)家多普勒最早發(fā)現(xiàn)的,，所以稱之為多普勒效應(yīng),。也就是說，當(dāng)發(fā)射的電磁波和被探測目標(biāo)有相對移動,、回波的頻率會和發(fā)射波的頻率不同,。

當(dāng)目標(biāo)向雷達(dá)天線靠近時(shí)，反射信號頻率將高于發(fā)射機(jī)頻率;反之,，當(dāng)目標(biāo)遠(yuǎn)離天線而去時(shí),，反射信號頻率將低于發(fā)射機(jī)率。由多普勒效應(yīng)所形成的頻率變化叫做多普勒頻移,，它與相對速度V成正比,，與振動的頻率成反比。如此,，通過檢測這個(gè)頻率差,，可以測得目標(biāo)相對于雷達(dá)的移動速度，也就是目標(biāo)與雷達(dá)的相對速度,。根據(jù)發(fā)射脈沖和接收的時(shí)間差,，可以測出目標(biāo)的距離,。同時(shí)用頻率過濾方法檢測目標(biāo)的多普勒頻率譜線，濾除干擾雜波的譜線,，可使雷達(dá)從強(qiáng)雜波中分辨出目標(biāo)信號,。所以脈沖多普勒雷達(dá)比普通雷達(dá)的抗雜波干擾能力強(qiáng)，能探測出隱蔽在背景中的活動目標(biāo),。脈沖多普勒雷達(dá)于20世紀(jì)60年代研制成功并投入使用,。

多普勒雷達(dá)就是利用多普勒效應(yīng)進(jìn)行定位，測速,，測距等工作的雷達(dá),。但是這種方法無法探測切向速度，第二種方法就是通過跟蹤位置,，進(jìn)行微分得到速度,。

對于車輛安全來說，最主要的判斷依據(jù)是兩車之間的相對距離和相對速度信息,。高速行駛中的車輛如果距離過近,，則容易造成追尾事故。因此,，常用的防撞系統(tǒng)都將對車輛之間的相對距離的測量作為主要的檢測任務(wù),。

目前市面上的毫米波雷達(dá)有 24GHz，77GHz 兩種規(guī)格,。其中,，77GHz 毫米波雷達(dá)主要用在車的正前方，用于對中遠(yuǎn)距離物體的探測,，24GHz 毫米波雷達(dá)一般被安裝在車側(cè)方和后方,，用于盲點(diǎn)檢測，輔助停車系統(tǒng)等,。

雷達(dá)的工作體制主要分為脈沖方式和連續(xù)波方式,。連續(xù)波(ContinuousWave:CW)雷達(dá)是指發(fā)射連續(xù)波信號，主要用來測量目標(biāo)的速度,。如需要同時(shí)測量目標(biāo)的距離,，則需要對發(fā)射信號進(jìn)行調(diào)制，例如對連續(xù)波的正弦波信號進(jìn)行周期性的頻率調(diào)制,。而脈沖雷達(dá)發(fā)射的波形是矩形脈沖,，按一定的或者交錯(cuò)的重復(fù)周期工作。

現(xiàn)代脈沖雷達(dá)技術(shù)已經(jīng)相當(dāng)成熟了,，但是從原理上來講同時(shí)解決距離和速度測量的模糊問題是不可能的,，這就需要采用多重復(fù)脈沖頻率(PRF)的方法來解決距離和速度模糊，因而不僅使系統(tǒng)的數(shù)據(jù)傳輸率下降,，而且不利于信噪比(SNR)的提高,。而連續(xù)波雷達(dá),，例如用偽碼或者隨機(jī)碼0～π 調(diào)相的連續(xù)波雷達(dá)，則可以很好地解決脈沖雷達(dá)盲區(qū)的問題,，且有良好的速度和距離分辨率,。

同時(shí)在近程雷達(dá)系統(tǒng)或者次級雷達(dá)中，連續(xù)波雷達(dá)和脈沖雷達(dá)相比具有獨(dú)特的優(yōu)點(diǎn)：特別是隨著當(dāng)今世界微波固態(tài)器件的發(fā)展,，利用連續(xù)波雷達(dá)能使雷達(dá)更為簡單,，其原因在于連續(xù)波雷達(dá)的發(fā)射機(jī)無需甚高壓，不會產(chǎn)生高壓打火,，并且調(diào)制信號可以多樣化,，這在相同體積和重量下有利于發(fā)射機(jī)的提高。這樣,，連續(xù)波雷達(dá)可以做到體積小,、重量輕、發(fā)射機(jī)容易實(shí)現(xiàn)而且饋線損耗也較低,。

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