德国研发出防止汽车碰撞的
新型毫米波雷达

译自：【日本】http://business.nikkeibp.co.jp/
编译：工业和信息化部国际经济技术合作中心 张瑞婷

     近年来，各大汽车厂商都逐渐开始在汽车上安装先进的防碰撞系统，如在检测到障碍物后自动刹车，以及通过测定周围的车速与车距来调整速度与车距等。本文将对目前汽车的防碰撞系统和主流的传感器进行分析比较，并介绍带有行人识别功能的新型毫米波雷达。

     目前，防碰撞系统的传感器主要有利用摄像头的影像识别和毫米波雷达等。如果将这些传感器的性能加以比较，在识别周围车辆和墙壁等大型障碍物方面，几种传感器表现不相上下，但在识别行人方面，目前来看，摄像头更胜一筹。

     然而，最近能够提高毫米波雷达识别能力的技术正在逐步完善。德国已经明确表示，将在汽车上搭载具有行人识别功能的新一代毫米波雷达，并计划在 2015年下半年开始批量生产。这样一来，防碰撞系统将更加简捷，成本也更加低廉，并可能适配于更多车型。

各类型传感器的优势比较

     日本的各大汽车制造商都在主推的旗舰车型上搭载了防碰撞系统。图 1 是马自达公司采用多种类型传感器综合而成的防碰撞系统。

图 1 用于防碰撞系统中的各种传感器（图片来自马自达）

     以下将就各类型传感器进行具体说明。

     1、毫米波雷达：采用雷达向周围发射无线电，通过测定和分析反射波以计算障碍物的距离、方向和大小。正如毫米波雷达名字所示，其发射的无线电利用了波长在 1-10mm，频率在 30G-300GHz （吉赫）的毫米波。毫米波雷达的测量范围在100-200 米左右。

     2、摄像头： 使用影像来识别障碍物的研究早在 20 世纪 60 年代便已有之，在80 年代逐渐开始应用于汽车领域。作为防碰撞系统的传感器，其需要收集到与障碍物之间的距离和进深相关的足够信息。因此，车内会安装多个摄像头以捕捉全方位的信息，这一装置被称之为“立体摄像头”。其测量范围在 200 米左右。

     3、红外线激光雷达：红外线由于其波长远远小于毫米波（约为 760nm），因此对距离的测量精度更高的同时，测量距离相对较短。其测量距离约在 20 米左右。

     4、亚毫米波雷达：亚毫米波较之毫米波波长少了一位（不足 1mm），因此其具有毫米波与红外线二者结合的特点，测量距离约在 50 米。

表 1  不同类型传感器的优劣比较（出自：日经 Automotive Technology）

     以上各类型的传感器各有优劣（表 1），因此目前被综合应用于汽车防碰撞系统中。如摄像头在识别障碍物形状上优于其他传感器，但在夜间没有灯光的情况下形同虚设，在雨雪雾霾等天气条件下也难以发挥作用。

测量范围更广的毫米波雷达

     根据日本电波法实施规定，毫米波雷达属于“无需许可的无线电发射器”，其频率范围受到了严格规定。根据此项规定， ARIB （日本无线工业及商贸联合会）制定了“ARIB STD-T48（60GHz 波段、76GHz 波段）、STD-T111（79GHz 波段）”两项标准。

     如表 1 所示，毫米波雷达的测量距离更长，不受白天黑夜的影响，并且毫米波雷达在恶劣天气状况下的表现也相对更优。另一方面，在日本目前的技术条件下，毫米波雷达对行人以及自行车等较小障碍物的探测能力还比较弱。

行人识别技术

     然而，正如文章开头介绍的，具备识别行人功能的毫米波雷达已经研发问世。其研发机构是德国的大陆集团（Continental AG）。

图 2 大陆集团的防碰撞系统（Drive Support Solution）。ARS400 为毫米波雷达，SRLCam 为
摄像头与红外线雷达的一体化组装元件（来源：大陆集团）。

     该公司自 1871 年成立以来，主要从事汽车轮胎生产， 也涉足刹车和汽车系统的制造。2006 年，大陆集团收购美国摩托罗拉公司的汽车电子事业部；2007 年，并购德国西门子威迪欧汽车股份公司，从而踏足汽车电子化产业领域。

     毫米波雷达的探测方式有距离与相对速度差探测，以及方位探测等多种形式。这次大陆集团研发的行人识别功能将距离探测方式从以往的“FM-CW 方式”转变为了“脉冲压缩方式”（图 2）。

     FM-CW 采用的是发射高频连续波技术。与此相对的是，脉冲压缩雷达是通过发射已调制的宽脉冲，对回波信号进行压缩处理得到窄脉冲的雷达技术。大陆集团称，采用脉冲压缩雷达可以对较强和较弱的反射波进行分离，从而实现对行人反射波的识别功能。行人的反射波强度相比金属汽车会弱千分之一（－30dB）。过去的技术会将其与其他物体的反射波混同，因此无法识别。

     这次大陆集团的技术使得利用毫米波雷达对行人进行识别成为可能。这一研究成果有望为汽车领域带来巨大的影响，安装了测量距离更长、不受昼夜差别的影响以及在恶劣天气条件下仍可以发挥作用的毫米波雷达的防碰撞系统，将可能由此逐渐开始普及。

     这种新型毫米波雷达将于 2015 年下半年开始量产。与此同时， 欧洲新车安全评鉴协会（Euro NCAP）也计划，2016 年开始在自动刹车试验中增加行人识别试