《智能网联汽车传感器技术与应用》课件 能力模块三 掌握毫米波雷达技术与应用

认知毫米波雷达《智能网联汽车传感器技术与应用》能力模块三掌握毫米波雷达技术与应用为了推进自动驾驶技术的发展，同时要解决摄像机测距、测速不够精确的问题。工程师们选择了性价比更高的毫米波雷达作为测距和测速的传感器。你作为智能网联汽车工程师，你了解毫米波雷达的分类及它的安装位置吗？任务导入任务目标了解毫米波雷达的定义及发展历程掌握毫米波雷达的类型及技术参数能够确定毫米波雷达安装位置获得多途径检索知识、分析解决问题以及多元化思考解决问题的方法，形成创新意识。具有良好的团队协作精神和较强的组织沟通能力。具备良好的职业道德，尊重他人劳动，不窃取他人成果。Contents目录毫米波雷达的发展历程及定义1毫米波雷达的类型2毫米波雷达的安装位置4毫米波雷达技术参数3毫米波雷达特点501毫米波雷达认知毫米波雷达的发展历程及定义毫米波雷达的发展历程010203040506上世纪40年代毫米波雷达研制上世纪50年代美国出现了用于机场交通管制和船用导航的毫米波雷达上世纪60年代美国NHTSA对毫米波雷达和制动系统做了组合系统的验证研究，毫米波雷达开始在车载领域中应用上世纪70年代开始应用于许多重要的民用和军用系统中，如近程高分辨力防空系统、导弹制导系统、目标测量系统等1986-1999年汽车毫米波防撞雷达研究开始，奔驰率先在S级别轿车使用用自主巡航控制系统。至今随着汽车市场需求及技术进步，车载毫米波雷达进入了蓬勃发展时期毫米波雷达的发展历程及定义毫米波雷达，是工作在毫米波波段（millimeterwave）探测的雷达。通常毫米波是指30～300GHz频域(波长为1～10mm)的。毫米波的波长介于微波和厘米波之间，因此毫米波雷达兼有微波雷达和光电雷达的一些优点。车载毫米波雷达外观图毫米波雷达的发展历程及定义毫米波雷达在工作状态时，发射模块生成射频电信号，通过天线将电信号（电能）转化为电磁波发出，接收模块接收到射频信号后，将射频信号转换为低频信号，再由信号处理模块从信号中获取距离、速度和角度等信息。02毫米波雷达的类型根据辐射电磁波方式按频率分类4D毫米波雷达毫米波雷达的类型根据辐射电磁波方式分类毫米波雷达的类型按频率分类0379GHz频段该频段的传感器能够实现的功能和77GHz一样，也是用于长距离的测量。0277GHz频段77GHz雷达的最大检测距离可以达到160米以上，多用于紧急制动、自适应巡航等ADAS功能。24GHz频段多用于检测周围障碍物，盲点检测、变道辅助等。01毫米波雷达的类型4D毫米波雷达新增俯仰角信息相比普通毫米波雷达测量范围延长到了300m03毫米波雷达技术参数最大探测距离01距离分辨率02距离测量精度03视场角07角度分辨率08角度测量精度09最大探测速度04速度分辨率05速度测量精度06毫米波雷达技术参数04毫米波雷达的安装位置毫米波雷达的安装位置05毫米波雷达特点毫米波雷达特点博世第五代雷达至尊版（4D成像雷达）以博世第五代雷达至尊版为例，毫米波雷达其核心特点如下。精度高抗干扰全天候全天时高分辨多目标敏感高误报低可测速可测距高频率低功率距离远实时性高感

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看《智能网联汽车传感器技术与应用》实现毫米波雷达的应用《智能网联汽车传感器技术与应用》能力模块三掌握毫米波雷达技术与应用毫米波与亚毫米波在大气中传播时，由于气体分子谐振吸收所致的某些衰减为极小值的频率，所以传播时的衰减小，受自然光和热辐射源影响小。为此，它们在通信、雷达、制导、遥感技术、射电天文学和波谱学方面都有重大的意义，下面一起来了解毫米波雷达的原理及应用。任务导入任务目标了解毫米波雷达测量原理了解目标识别流程理解毫米波雷达标定了解毫米波雷达的应用实例获得多途径检索知识、分析解决问题以及多元化思考解决问题的方法，形成创新意识。具有良好的团队协作精神和较强的组织沟通能力。具备良好的职业道德，尊重他人劳动，不窃取他人成果。Contents目录毫米波雷达测量原理1目标识别流程2毫米波雷达标定4毫米波雷达应用实例301毫米波雷达测量原理毫米波雷达测量原理雷达调频器通过天线发射毫米波信号，发射信号遇到目标后，经目标的反射会产生回波信号，发射信号与回波信号相比形状相同，时间上存在差值。测距原理毫米波雷达测量原理当目标与雷达信号发射源之间存在相对运动时，发射信号与回波信号之间除存在时间差外，频率上还会产生多普勒位移。例如，当前方车辆快速行驶时，车距加大，由于多普勒效应，反射信号（ΔfD）的频率将变小。这将导致上坡(Δf1)和下坡(Δf2)时的频率产生差值，如图所示。测速原理毫米波雷达测量原理毫米波雷达测量的距离和速度分别为：s为相对距离；c为光速；Δt为发射信号与回波信号的时间间隔；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。

毫米波雷达测量原理通过毫米波雷达的发射天线发射出毫米波后，遇到被监测物体，反射回来，通过毫米波雷达并列的接收天线，通过收到同一监测目标反射回来的毫米波的相位差，就可以计算出被监测目标的方位角。方位角αAZ是通过毫米波雷达接收天线RX1和接收天线RX2之间的几何距离d，以及两根毫米波雷达天线所收到反射回波的相位差b，然后通过三角函数计算得到方位角αAZ的值。测量方位角原理TXRX1RX2ɑAZ

ɑAZ

b

目标d02目标识别流程目标识别流程毫米波雷达的目标识别是通过分析回波特征信息，采用数学手段通过各种特征空间变换来抽取目标的特性参数，如大小、材质、形状等，并将抽取的特性参数与已建立的数据库中的目标特征参数进行比较、辨别和分类，其流程如图所示。目标识别流程（一）特征信息提取利用发射源与目标处于相对静止状态时的中频信号可以进行目标特征信息的提取，以有效进行目标识别。（二）特征空间变换特征空间变换是利用梅林变换、沃尔什变换、马氏距离线性变换等正交变换方法，解除不同目标特征间的相关性，加强不同目标特征间的可分离性，最终剔除冗余特征，达到减少计算量的目的。目标识别流程（三）识别算法识别算法主要有空目标去除、无效目标去除和静止目标去除。（四）目标特征库的建立目标特征库的建立有三种方法：通过实际试验数据建立，通过半实物仿真数据建立，通过虚拟仿真数据建立。（五）识别结果输出把识别结果输出到有关的控制系统中，完成相应的控制功能。03毫米波雷达标定毫米波雷达标定毫米波雷达在安装时需要确保其水平角度、横摆角度和俯仰角度满足安装要求。3个角度如所示，其中水平角度和俯仰角度可以通过角度尺和重锤等工具进行测量，并通过调整雷达安装机构来满足雷达安装的角度要求。毫米波雷达标定在标定过程中，通过调整机构每次以相同的步长调整雷达横摆角度，分别测量放置车辆正前方的两处障碍物的横向距离，计为d1和d2，计算横摆角度标定系数k。当调整机构调整到使k取最小值时，即认为雷达探测表面的法向量与车辆纵向对称平面平行。

k=|d1-d2|04毫米波雷达应用场景毫米波雷达应用场景用于汽车ACC/FCW/AEB的雷达传感器一般按照在车头中央位置，例如车标位置或上下。毫米波雷达应用