第八节　毫米波雷达

毫米波雷达是指工作频率介于微波和光之间，选在30～300GHz频域（波长为1～10mm，即1mm波波段）的雷达。

一、毫米波雷达的特点

毫米波雷达具有以下优点。

（1）优异的探测性能　毫米波波长较短，并且汽车在行驶中的前方目标一般都是金属构成，这会形成很强的电磁反射，其探测不受颜色与温度的影响。

（2）快速的响应速度　毫米波的传播速度与光速一样，并且其调制简单，配合高速信号处理系统，可以快速地测量出目标的角度、距离、速度等信息。

（3）对环境适应性强　毫米波具有很强的穿透能力，在雨、雪、大雾等恶劣天气依然可以正常工作，由于其天线属于微波天线，相比于光波天线，它在大雨及轻微上霜的情况下依然可以正常工作。

（4）抗干扰能力强　毫米波雷达一般工作在高频段，而周围的噪声和干扰处于中低频区，基本上不会影响毫米波雷达的正常运行，因此，毫米波雷达具有抗低频干扰特性。

毫米波雷达最主要的缺点是毫米波在空气中传播时会受到空气中的氧分子和水蒸气的影响，这些气体的谐振会对毫米波频率产生选择性吸收和散射，大气传播衰减严重，因此，实际应用中，应找到毫米波在大气中传播时，由气体分子谐振吸收所致衰减为极小值的频率。

二、毫米波雷达的测量原理

车载毫米波雷达根据测量原理的不同，一般分为脉冲方式和调频连续波方式两种。

脉冲方式测量原理简单，但由于受技术、元器件等方面的影响，实际应用中很难实现。采用脉冲方式的毫米波雷达需在很短的时间（一般都是微秒的数量级）内发射大功率的信号脉冲，通过脉冲信号控制雷达发射装置发射出高频信号，因此在硬件结构上比较复杂，成本高。除此之外，在高速路上行驶的车辆，其回波信号难免会受到周围树木、建筑物的影响，使回波信号衰减，从而降低接收系统的灵敏度。同时，如果收发采用同一个天线时，在对回波信号进行放大处理之前，应将其与发射信号进行严格的隔离，否则会因为发射信号的窜入，导致回波信号放大器饱和或者损坏。为了避免发射信号窜入接收信号中，需进行隔离技术处理，通常情况下，采用环形器或者使用不同的天线收发以避免发射信号的窜入，但这样就导致硬件结构的复杂性增加，产品成本高。故在车用领域，脉冲测量方式运用较少。

目前，大多数车载毫米波雷达都采用调频连续波方式，其测量原理如图2-22所示。

采用调频连续波方式的毫米波雷达结构简单，体积小，可以同时得到目标的相对距离和相对速度。它的基本原理是当发射的连续调频信号遇到前方目标时，会产生与发射信号有一定延时的回波，再通过雷达的混频器进行混频处理，而混频后的结果与目标的相对距离和相对速度有关。毫米波雷达测距和测速的计算公式为

　　（2-4）

　　（2-5）

式中，s为相对距离；c为光速；T为信号发射周期；f为发射信号与反射信号的频率差；Δf为调频带宽；fd为多普勒频率；f0为发射信号的中心频率；u为相对速度。

三、毫米波雷达的应用

目前，汽车上应用的毫米波雷达主要型号见表2-3，表中报价仅供参考。

美国德尔福公司开发的ESR高频电子扫描毫米波雷达采用连续调制方式，应用多普勒测试原理，能够扫描最远范围175m以内的64个目标。

ESR毫米波雷达能够提供目标的相对距离、角度和速度等信息。它从CAN总线获取所需的车速、横摆角速度、转向盘转角等本车信息，扫描后将目标的信息，如距离、相对速度等同样通过CAN总线传递给车载计算机。

ESR毫米波雷达同时具有中距离扫描和远距离扫描的功能，并将所扫描的目标数据存入相应的内存地址，其性能参数见表2-4。

毫米波雷达因其硬件体积小，且不受恶劣天气影响，被广泛应用在智能网联汽车先进驾驶辅助系统或无人驾驶汽车上。