車(chē)載毫米波雷達(dá)頻率劃分和產(chǎn)品現(xiàn)狀分析

劉玉超+梅亨利+王景

摘 要：介紹了車(chē)載雷達(dá)的工作原理、國(guó)際國(guó)內(nèi)車(chē)載毫米波雷達(dá)頻率的劃分情況、國(guó)內(nèi)外車(chē)載雷達(dá)技術(shù)的突破和產(chǎn)品研制現(xiàn)狀，并重點(diǎn)分析了國(guó)內(nèi)毫米波車(chē)載雷達(dá)行業(yè)存在的問(wèn)題和差距，最后給出了相應(yīng)的對(duì)策和建議。

關(guān)鍵詞：車(chē)載雷達(dá)；毫米波；智能汽車(chē)；智慧交通

中圖分類(lèi)號(hào)：TN958 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A DOI：10.15913/j.cnki.kjycx.2017.11.070

在軍事上，毫米波雷達(dá)已廣泛應(yīng)用于預(yù)警探測(cè)、武器制導(dǎo)、電子對(duì)抗等領(lǐng)域。近年來(lái)，隨著集成電路和天線設(shè)計(jì)等技術(shù)的不斷成熟、元器件成本的不斷降低，民用車(chē)載毫米波雷達(dá)產(chǎn)品不斷涌現(xiàn)并投入實(shí)際應(yīng)用。作為智能汽車(chē)和智慧交通的重要組成，車(chē)用毫米波雷達(dá)的相關(guān)頻率劃分受到國(guó)家無(wú)線電管理部門(mén)的密切關(guān)注和高度重視。2016年，國(guó)內(nèi)正式啟動(dòng)國(guó)際電聯(lián)智能交通全球頻率統(tǒng)一（WRC-19 1.12）議題工作。工業(yè)和信息化部下發(fā)《關(guān)于同意車(chē)載信息服務(wù)產(chǎn)業(yè)應(yīng)用聯(lián)盟開(kāi)展智能交通無(wú)線電技術(shù)頻率研究試驗(yàn)的批復(fù)》（工信部無(wú)函〔2016〕450號(hào)）文件，授權(quán)車(chē)聯(lián)組織產(chǎn)業(yè)單位在合肥、大連、泰州、綿陽(yáng)等城市開(kāi)展77～81 GHz車(chē)用毫米波雷達(dá)研究試驗(yàn)工作，驗(yàn)證雷達(dá)性能參數(shù)、頻率需求等各類(lèi)技術(shù)指標(biāo)，為中國(guó)車(chē)載雷達(dá)頻率規(guī)劃和WRC-19 1.12議題中國(guó)提案工作提供了技術(shù)參考，推動(dòng)了車(chē)載雷達(dá)安全、可靠地應(yīng)用于中國(guó)智能汽車(chē)和智慧交通行業(yè)。

1 車(chē)載雷達(dá)技術(shù)原理

車(chē)載毫米波雷達(dá)利用天線發(fā)射電磁波后，對(duì)前方或后方障礙物反射的回波進(jìn)行不斷檢測(cè)，并通過(guò)雷達(dá)信號(hào)處理器進(jìn)行綜合分析，計(jì)算出與前方或后方障礙物的相對(duì)速度和距離，并生成警告信息傳遞給汽車(chē)控制電路，由汽車(chē)控制電路控制汽車(chē)變速器和制動(dòng)器作出應(yīng)對(duì)動(dòng)作，從而避免發(fā)生碰撞。

毫米波雷達(dá)具有探測(cè)性能穩(wěn)定、作用距離較長(zhǎng)、環(huán)境適用性好等特點(diǎn)。與超聲波雷達(dá)相比，毫米波雷達(dá)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、攝像頭等光學(xué)傳感器相比，毫米波雷達(dá)穿透霧、煙、灰塵的能力強(qiáng)，具有全天候全天時(shí)的特點(diǎn)。各類(lèi)車(chē)載傳感器的優(yōu)缺點(diǎn)如表1所示。

易受惡劣天氣的影響，探測(cè)距離較短 成本極高，遇到濃霧、降雨等天氣性能?chē)?yán)重下降 成本較高，對(duì)行人的識(shí)別較為困難

2 車(chē)載雷達(dá)頻率劃分情況

2005—2013年，歐盟將24 GHz、79 GHz作為車(chē)載毫米波雷達(dá)的頻譜，而美國(guó)使用24 GHz、77 GHz頻帶，日本選用了60～61 GHz的頻段。隨著世界范圍內(nèi)76～77GHz毫米波雷達(dá)的廣泛應(yīng)用，日本也逐漸轉(zhuǎn)入了79 GHz毫米波雷達(dá)的開(kāi)發(fā)中。各大國(guó)的車(chē)載雷達(dá)頻段主要集中在在23～24 GHz、60～61 GHz和76～77 GHz（79 GHz）3個(gè)頻段，而世界各國(guó)對(duì)毫米波車(chē)載雷達(dá)頻段使用的混亂情況使得汽車(chē)行業(yè)車(chē)載雷達(dá)的發(fā)展受到了限制，如表2所示。

從我國(guó)的情況看，無(wú)線電主管部門(mén)對(duì)車(chē)載雷達(dá)的頻率劃分一直在積極推進(jìn)之中。2005年，原信息產(chǎn)業(yè)部就發(fā)布了《微功率（短距離）無(wú)線電設(shè)備的技術(shù)要求》，將76～77 GHz頻段規(guī)劃給了車(chē)輛測(cè)距雷達(dá)使用。此后，工業(yè)和信息化部于2012年發(fā)布了《關(guān)于發(fā)布24 GHz頻段短距離車(chē)載雷達(dá)設(shè)備使用頻率的通知》（工信部無(wú)〔2012〕548號(hào)），將24.25～26.65 GHz頻段規(guī)劃用于短距離車(chē)載雷達(dá)業(yè)務(wù)的頻率。

在日內(nèi)瓦召開(kāi)的2015年世界無(wú)線電通信大會(huì)（WRC-15）上，各國(guó)討論決定，77.5～78.0 GHz頻段劃分給無(wú)線電定位業(yè)務(wù)，以支持短距離高分辨率車(chē)載雷達(dá)的發(fā)展，車(chē)載雷達(dá)正式獲得了全球統(tǒng)一頻率劃分。

3 國(guó)內(nèi)外車(chē)載雷達(dá)產(chǎn)品現(xiàn)狀

美國(guó)、歐洲和日本在車(chē)載雷達(dá)技術(shù)研究方面處于領(lǐng)先地位。目前，越來(lái)越多的公司和供應(yīng)商投入到汽車(chē)?yán)走_(dá)系統(tǒng)研制、器件開(kāi)發(fā)和算法研究當(dāng)中。1999年，德國(guó)奔馳汽車(chē)公司率先采用77 GHz毫米波雷達(dá)的自主巡航控制系統(tǒng)；2003年，博世研制的77 GHz車(chē)載雷達(dá)正式投入商用；2013年，松下與富士通研制出79 GHz頻帶毫米波車(chē)載雷達(dá)。目前，毫米波車(chē)載雷達(dá)的關(guān)鍵技術(shù)主要由大陸、博世、電裝、奧托立夫等傳統(tǒng)汽車(chē)零部件巨頭所壟斷，特別是77 GHz毫米波雷達(dá)，只有少數(shù)幾個(gè)國(guó)外公司掌握該技術(shù)。

在我國(guó)，24 GHz和77 GHz毫米波集成電路的關(guān)鍵技術(shù)已取得突破。其中，24 GHz毫米波集成電路已實(shí)現(xiàn)量產(chǎn)并試用中，但77 GHz毫米波集成電路的國(guó)產(chǎn)化一直進(jìn)展緩慢。國(guó)內(nèi)相關(guān)產(chǎn)品的主要進(jìn)展情況為：東南大學(xué)毫米波國(guó)家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室已完成8 mm波段混頻器、倍頻器、開(kāi)關(guān)、放大器等單功能芯片的研制，目前，正在開(kāi)展單片接收/發(fā)射前端的設(shè)計(jì)與研制；廈門(mén)意行半導(dǎo)體科技有限公司在24 GHz汽車(chē)主動(dòng)安全雷達(dá)射頻前端集成電路取得突破，是國(guó)內(nèi)唯一一家提供24 GHz汽車(chē)主動(dòng)安全雷達(dá)射頻前端MMIC解決方案的企業(yè)；沈陽(yáng)承泰科技有限公司在研發(fā)77 GHz汽車(chē)毫米波雷達(dá)關(guān)鍵技術(shù)上取得突破，預(yù)計(jì)產(chǎn)品不久

將問(wèn)世。

目前，國(guó)內(nèi)毫米波雷達(dá)產(chǎn)業(yè)的發(fā)展主要面臨以下幾個(gè)問(wèn)題：①行業(yè)整體競(jìng)爭(zhēng)力偏弱。目前，國(guó)內(nèi)的產(chǎn)業(yè)鏈尚未成熟，國(guó)外商用車(chē)載雷達(dá)已經(jīng)走了幾十年的歷史了，國(guó)內(nèi)近幾年才開(kāi)始起步，產(chǎn)品上市要面臨激烈的競(jìng)爭(zhēng)壓力。②人才極度缺乏。車(chē)載雷達(dá)研發(fā)需要豐富的雷達(dá)系統(tǒng)和毫米波射頻設(shè)計(jì)經(jīng)驗(yàn)與能力，而這一領(lǐng)域的人才多集中在軍工企業(yè)和國(guó)外企業(yè)。③資金壓力大。由于技術(shù)基礎(chǔ)底子薄，研發(fā)所需的測(cè)試設(shè)備和生產(chǎn)設(shè)備都需要從國(guó)外購(gòu)買(mǎi)，價(jià)格高昂，后期收益情況又未知，國(guó)內(nèi)相關(guān)生產(chǎn)廠家面臨很大的資金壓力。④開(kāi)發(fā)周期較長(zhǎng)。一款毫米波雷達(dá)開(kāi)發(fā)周期就要12個(gè)月以上，產(chǎn)品還需要通過(guò)靜態(tài)測(cè)試、動(dòng)態(tài)測(cè)試、上車(chē)測(cè)試以及各種復(fù)雜的環(huán)境下測(cè)試，整個(gè)研制周期至少要2年以上。

4 對(duì)策與建議

結(jié)合國(guó)內(nèi)車(chē)載雷達(dá)頻率劃分和產(chǎn)品研制的現(xiàn)狀，提出了以下建議：①在國(guó)家層面給予更大的政策支持和資金資助。通過(guò)設(shè)立重大專(zhuān)項(xiàng)研究課題、給予財(cái)政優(yōu)惠政策等方式提高國(guó)內(nèi)企業(yè)投入車(chē)載雷達(dá)行業(yè)的積極性，從而帶動(dòng)自主雷達(dá)材料、部件、系統(tǒng)和整機(jī)產(chǎn)業(yè)發(fā)展。②通過(guò)軍民融合的方式促進(jìn)車(chē)載雷達(dá)行業(yè)的發(fā)展。國(guó)內(nèi)軍工企業(yè)在毫米波雷達(dá)研制方面有雄厚的技術(shù)和人才積累。通過(guò)軍民融合的方式，鼓勵(lì)軍工企業(yè)加入車(chē)載雷達(dá)研制隊(duì)伍中來(lái)，可有效解決國(guó)內(nèi)民用車(chē)載雷達(dá)技術(shù)基礎(chǔ)薄弱、人才匱乏的問(wèn)題。③大力促進(jìn)人才隊(duì)伍建設(shè)，推進(jìn)行業(yè)產(chǎn)學(xué)研的結(jié)合。國(guó)內(nèi)相關(guān)企業(yè)應(yīng)當(dāng)與科研院所、高等學(xué)校從人才培養(yǎng)、關(guān)鍵技術(shù)突破、產(chǎn)品性能驗(yàn)證等方面密切合作，共同將國(guó)內(nèi)車(chē)載雷達(dá)行業(yè)做大做強(qiáng)。④選擇合適的方式與外國(guó)企業(yè)合作，引進(jìn)先進(jìn)技術(shù)。應(yīng)當(dāng)鼓勵(lì)國(guó)內(nèi)有實(shí)力的企業(yè)通過(guò)并購(gòu)、股權(quán)轉(zhuǎn)讓、技術(shù)合作等方式，從歐美產(chǎn)品領(lǐng)先廠商手中獲取先進(jìn)技術(shù)，盡快彌補(bǔ)現(xiàn)有技術(shù)的不足。

未來(lái)，無(wú)論是高級(jí)輔助駕駛系統(tǒng)（ADAS）產(chǎn)業(yè)，還是無(wú)人駕駛行業(yè)，毫米波雷達(dá)都會(huì)是汽車(chē)最核心的傳感器之一。雖然國(guó)產(chǎn)毫米波雷達(dá)突破了部分核心技術(shù)，但畢竟剛剛起步，力量還薄弱，應(yīng)當(dāng)加快開(kāi)發(fā)國(guó)產(chǎn)毫米波雷達(dá)芯片并車(chē)載應(yīng)用，使我國(guó)汽車(chē)毫米波雷達(dá)產(chǎn)業(yè)擺脫受制于人的局面。

參考文獻(xiàn)

[1]廖術(shù)娟.基于毫米波雷測(cè)距的汽車(chē)防撞系統(tǒng)研究[J].技術(shù)與市場(chǎng)，2010，17（10）.

〔編輯：張思楠〕