毫米波雷達(dá)傳感器如何做到"全天候"？

毫米波雷達(dá)使用的技術(shù)是毫米波(millimeterwave)，通常縮寫為MMW，波長為1～10毫米，頻率為30~300GHz的電磁波。

根據(jù)波的傳播理論，頻率越高，波長越短，分辨率越高，穿透能力越強(qiáng)，所以與其他微波相比，毫米波的分辨率高、指向性好、抗干擾能力強(qiáng)和探測性能好。與紅外相比，毫米波的大氣衰減小、對煙霧灰塵具有更好的穿透性、受天氣影響小。這些特質(zhì)決定了毫米波雷達(dá)具有全天時(shí)、全天候的工作能力。

車載毫米波雷達(dá)主要集中在24GHz和77GHz這2個(gè)頻段：

24GHz雷達(dá)主要實(shí)現(xiàn)近程和中程探測，可用于汽車盲點(diǎn)監(jiān)測、車道偏離預(yù)警、泊車輔助等功能。24GHz雷達(dá)是最早劃分出來民用的，很長時(shí)間內(nèi)汽車上都用這個(gè)。但是現(xiàn)在歐美對24GHz使用帶寬有所限制，并且24GHz雷達(dá)的天線體積因?yàn)椴ㄩL的原因相對較大。

77GHz雷達(dá)可以實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程探測，可用于自動(dòng)緊急制動(dòng)、自適應(yīng)巡航、前向碰撞預(yù)警等主動(dòng)安全領(lǐng)域的功能。77GHz雷達(dá)也可以實(shí)現(xiàn)短距和中短距離的汽車應(yīng)用。77GHz的波長是3.9mm，是真正意義上的毫米波，正逐步取代24GHz，成為汽車領(lǐng)域主流的傳感器。

在工業(yè)上，較多使用的毫米波雷達(dá)頻段是60GHz。

完整的毫米波雷達(dá)系統(tǒng)如何工作？

以車載毫米波雷達(dá)為例，完整的毫米波雷達(dá)系統(tǒng)包括發(fā)射器 (TX) 和接收器 (RX) 等射頻 (RF) 組件，以及時(shí)鐘等模擬組件和模數(shù)轉(zhuǎn)換器、微控制器單元和數(shù)字信號處理器等數(shù)字組件。

第一步：使用波形發(fā)生器產(chǎn)生雷達(dá)信號，通過天線向外發(fā)射毫米波，同時(shí)天線也需要接收空氣中電磁波送給接收器，經(jīng)后方處理后快速準(zhǔn)確地獲取汽車車身周圍的物理環(huán)境信息(如汽車與其他物體之間的相對距離、相對速度、角度、運(yùn)動(dòng)方向等)。

第二步：根據(jù)所探知的物體信息進(jìn)行目標(biāo)追蹤和識別分類，進(jìn)而結(jié)合車身動(dòng)態(tài)信息進(jìn)行數(shù)據(jù)融合，最終通過中央處理單元進(jìn)行智能處理。

第三步：經(jīng)合理決策后，以聲、光及觸覺等多種方式告知或警告駕駛員，或及時(shí)對汽車做出主動(dòng)干預(yù)，從而保證駕駛過程的安全性和舒適性，減少事故發(fā)生幾率。

車載毫米波雷達(dá)系統(tǒng)硬件核心

車載毫米波雷達(dá)系統(tǒng)的的硬件核心就是MMIC(單片微波集成電路)芯片，一塊芯片上包含多種功能，比如低噪聲放大器(LNA)、功率放大器、混頻器、檢波器、調(diào)制器、壓控振蕩器(VCO)、移相器等。

汽車級應(yīng)用：#

級聯(lián)成像雷達(dá)系統(tǒng)：4片AWR2243級聯(lián)通過PCB布局，發(fā)射天線和接收天線等效達(dá)192根天線的虛擬通道，這樣的好處：

一是提供1°的角度分辨率，可以清晰的識別出物體周圍的環(huán)境，比如人、自行車、汽車、柵欄等，還能分辨出較遠(yuǎn)距汽車所在的車道，這是普通雷達(dá)不具備的；

二是將天線的能力在空間內(nèi)做累積，大大提高了雷達(dá)的監(jiān)測距離，甚至可以監(jiān)測到500米外的目標(biāo)。

2)基于AWR1642的非接觸式呼吸心跳監(jiān)測，可以用于觀察司機(jī)的狀態(tài)，比如心跳、呼吸頻率等，提早做出預(yù)判保障行車安全。

3)AWR6843車廂內(nèi)人員與方位檢測方案，對轎車內(nèi)有無人員以及人員的方位進(jìn)行檢測。只需將雷達(dá)放置在汽車頂部，就可以檢測到5個(gè)座位的人員情況。通過這個(gè)方案可以看到是否有兒童被遺忘在車內(nèi)，還可以為判斷每個(gè)座位上的人是否綁定安全帶提供正確的人員存在信息。

工業(yè)級應(yīng)用：

1)基于IWR6843毫米波傳感器避障和路徑規(guī)劃ROS機(jī)器人：IWR6843是集成有處理器、掃描范圍在 60GHz 至 64GHz 單芯片智能毫米波傳感器。所有障礙物的信息可以通過IWR6843采集并處理。之后通過USB傳輸?shù)絇C(或者其他運(yùn)行ROS的處理器，例如AM57xx)上，可以通過PC(或者其他處理器)控制機(jī)器人的路徑規(guī)劃和避障。

2)跌倒檢測方案：使用的是60GHz頻段的IWR6843，通過追蹤人員的XYZ三維的信息，判斷是跌倒還是正常狀態(tài)，可以廣泛的應(yīng)用在智能家居中，比如監(jiān)測獨(dú)居老人的狀態(tài)。

3)人員存在與手勢檢測方案，可以用于移動(dòng)電子設(shè)備的手勢識別，比如在電腦屏幕前進(jìn)行手勢識別操作，實(shí)現(xiàn)PPT翻頁等功能。

4)人員定位與跟蹤方案，可以進(jìn)行一定空間內(nèi)的人數(shù)統(tǒng)計(jì)。舉個(gè)例子，可以通過檢測房間內(nèi)是否有人，進(jìn)行照明控制。

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總結(jié)

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