毫米波雷达在汽车领域的原理、优势和未来趋势

1 毫米波雷达的原理

汽车引入毫米波雷达最初主要是为了实现盲点监测和定距巡航。毫米波实质上是电磁波，其频段位于无线电和可见光、红外线之间，频率范围为10GHz-200GHz。工作原理类似一般雷达，通过发射无线电波并接收回波，利用障碍物反射波的时间差确定障碍物距离，通过反射波的频率偏移确定相对速度。

2 毫米波雷达未被抛弃的原因

2.1 天气原因

激光雷达在极端天气下性能受限，而毫米波雷达能够穿透雾、雨、雪等，适应各种天气条件。毫米波雷达在高速行驶场景中表现更出色，其探测距离可轻松超过200米，明显优于激光雷达的150米。

2.2 成本价格

激光雷达因收发器和组装工艺要求高而成本难降，而毫米波雷达采用硅基芯片制造，成本更具竞争优势。毫米波雷达的价格约为1.5千元，而激光雷达则以万元计价。此外，激光雷达获取的大量数据需要更高性能的处理器，增加了整体成本。在简单场景中，工程师更倾向选择毫米波雷达。

3 毫米波雷达芯片发展趋势

当前汽车领域的毫米波雷达主要采用FMCW技术，即通过调频毫米波信号来确定目标位置和相对速度。发展趋势包括：

3.1 从24GHz到77GHz频段的演进

汽车领域常见的毫米波雷达频段包括24GHz、77GHz和79GHz。随着24GHz频段的规划过期，77GHz频段成为主流，具备更好的性能，特别在紧急制动和自动跟车等领域。

3.2 CMOS工艺的主流化

传统的III-V族工艺成本高，而CMOS工艺在28nm节点后已能满足毫米波雷达的要求，逐渐成为主流工艺。

3.3 走向高分辨率

随着自动驾驶的发展，毫米波雷达逐渐追求高分辨率，特别在空间分辨率上。在自动驾驶领域，高带宽的79GHz频段将得到广泛应用。

4 主要区别

三者对比：

• 分辨率：相机最高，Lidar次之，Radar最低
• 抗天气影响能力：Radar最好，Camera次之，Lidar最低
• 追踪物体速度能力：Radar最好，Camera和Lidar差不多
• 追踪物体高度能力：Lidar最好，Camera次之，Radar最低
• 追踪距离能力：Lidar，Radar都很准确，Camera最低
• 辨别能力：Camera和Lidar都较好，Radar较低

5 总结

毫米波雷达作为传感器难以被取代，其全天候工作状态、高测速、测距精度以及穿透力是其最大优势。尽管存在不足，但未来趋势将走向融合，特别是在自动驾驶领域，三大传感器将相互融合。