汽車雷達的未來趨勢：面向79GHz頻段

汽車雷達的未來趨勢：面向79GHz頻段監(jiān)測超速的新一代雷達道路交通碰撞已經成為全球一大挑戰(zhàn)，因此該研究旨在尋求提高道路安全的方式?；诶走_的駕駛輔助系統系統已經投入使用，目前主要是一些舒適性功能，例如自適應巡航控制、碰撞預警系統、盲點監(jiān)控、變道輔助、后交叉交通預警和備用停車輔助系統。這些系統無疑在一定程度上提高了安全性，但是，當前技術的發(fā)展僅帶來了主動安全功能，例如碰撞緩沖系統和弱勢道路使用者監(jiān)測。為了提供這些可以確保車輛安全的重要功能，各系統必須能夠更加清晰地區(qū)分道路上的物體。為此，所需的帶寬應該高于目前所使用24?GHz-76?GHz頻段的窄帶頻率。帶寬較寬和功率限制高有助于提高分辨率和物體區(qū)分效果，它們對于諸如城市地區(qū)行人檢測或自動緊急制動等新功能來說是非常重要的。79?GHz頻段的優(yōu)勢高頻雷達系統通常具有良好的性能，因為它們更加可靠和精確。這一點通過多個研究得到了證實，其中包括歐盟通過雷達干擾抑制（MOSARIM）項目進行的“讓所有人更加安全”研究。77?GHz–81?GHz頻率范圍（79?GHz頻段）的主要優(yōu)勢除了能夠更好地區(qū)分物體外，雷達設備可以更小，一種技術可以用于多種應用，而且，由于所需發(fā)射功率較小，相互干擾的風險比較低。更加清晰和準確的圖像多個物體如果出現在同一個距門內是很難進行區(qū)分的。在這種情況下，空間分辨率低，而且?guī)讉€物體融合到一個虛擬物體上（見圖1）。目前使用的較窄帶寬就會出現這種情況。如果在79?GHz周圍使用較大的4?GHz帶寬，可以實現較高的空間分辨率，更強的物體區(qū)分能力。高分辨率系統可以決定車輛是否將碰撞一個物體或接近碰撞。低分辨率系統錯誤預警的概率較高，可能會錯過一個大物體前面的小物體（見圖2）。適用于各種應用的小型設備和單一技術高頻電路的結構和天線的大小直接取決于所使用的波長。工作頻率越高，雷達設備的總體積就越小。這是一種線性的關系，它所產生的結果是，一個工作在79?GHz頻段的設備比一個工作在24?GHz頻段的設備要小三倍。目前，汽車雷達應用針對不同的應用使用不同的頻率范圍。通過使用一個公共的76?GHz–81?GHz技術平臺，可以建立一個全面和靈活的系統。這使得研發(fā)過程更加容易，并且單獨的傳感器可用于多種用途。歐盟的79?GHz項目—一個面向全球性協調頻率分配的舉措考慮到使用79?GHz的益處，人們希望對77?GHz到81?GHz頻率范圍內用于汽車雷達的部分進行全球協調頻率分配。技術的進步和各個國家或地區(qū)的支持將為ITU無線電通信部門和國際電器電工委員會（IEC）達成全球性協議鋪平道路。歐盟發(fā)起的79?GHz?項目涉及到各國開展的具體活動和一個專家組—國際汽車無線電管理專家組，旨在將79?GHz頻段用于汽車雷達問題加快制訂全球性協議。2004年，歐盟就其成員國和歐洲經濟區(qū)（EEA）國家（冰島、列支敦士登、瑞士和挪威）短程雷達設備使用79?GHz頻段的協調問題通過了立法。在歐盟所有27個成員國以及屬于歐洲郵政和電信管理大會（CEPT）成員的其他國家，使用77到81?GHz范圍頻率工作的短程汽車雷達受到ETSI標準（EN?302?264）的監(jiān)管。在79?GHz頻段發(fā)送信號的汽車雷達設備既沒有時間限制，也沒有其他操作上的限制，因此被允許在射電天文位置附近進行工作（這種工作通常是被禁止的）。其他國家在做什么？作為CEPT的成員，白俄羅斯、格魯吉亞、俄聯邦、烏克蘭、土耳其和巴爾干地區(qū)已經批準79?GHz頻段用于汽車高分辨短程雷達，相關的規(guī)定也類似于歐盟和ETSI的標準EN?302?264。在北美，美國聯邦通信委員會（FCC）可望對博世（Borch）公司于2012年5月提出的，有關在美國將79?GHz頻段用于短程雷達的申訴做出有利的裁決。之后，聯邦通信委員會可能發(fā)布一個規(guī)則制訂通告，建議美國，通過關于在未頒發(fā)許可證情況下，允許77-81?GHz頻段用于汽車雷達應用的條例。在加拿大，類似的建議已經提交給加拿大工業(yè)部。在拉美，巴西和阿根廷正在初步考慮79?GHz頻段用于汽車短程雷達的問題。在海灣國家，沙特阿拉伯和阿聯酋正在考慮實施相關的ETSI標準，而在阿曼，自2009年以來，79?GHz頻段已經分配給汽車短程雷達，其功率限制與ETSI的標準相同。在亞太地區(qū)，中國目前對79?GHz高分辨汽車雷達沒有規(guī)定，香港地區(qū)正在為此目標采取相應措施。為了采用79?GHz頻段，大韓民國的國家無線電研究機構正在準備修訂立法。泰國的國家廣播和電信委員會準備考慮這個問題。馬來西亞通信和多媒體委員會正在研究將汽車/超寬帶頻譜計劃納入其標準無線電系統計劃。在印度，79?GHz頻段未受到管制。新西蘭的無線電頻譜管理機構正在考慮采用歐盟的方案。新加坡是繼歐盟成員國和所有其他CEPT國家之后第一個將79?GHz頻段用于短程雷達的國家（2007年實施）。在澳大利亞，澳大利亞通信和媒體當局已經對79?GHz頻段做出規(guī)定。日本通產省已經對79?GHz頻段用于高分辨率雷達做出規(guī)定。投資于79?GHz技術的公司自歐盟2004年決定將79?GHz頻段用于汽車短程雷達以來，各種項目已經啟動。汽車雷達芯片（RoCC）項目的參與者包括Daimler、BMW、Bosch、Infineon和Continental公司。RoCC項目計劃進一步開發(fā)應用于76-81?GHz頻段的基于硅片的雷達技術。其目標是大幅降低79?GHz汽車雷達傳感器的成本，提高其價格競爭能力。79?GHz傳感器的主要成本因素是加工所需的層壓材料和毫米波芯片以及微處理器本身。法國已經通過法國政府投資的3個項目（RADAR?ACC、ARPOD和RASSUR?79）開展了有關79?GHz超寬帶短程雷達技術的研發(fā)工作，以補充PSA?Peugeot?Citro?n?Automobile公司的工作。許多公司已經對79?GHz高分辨率雷達技術進行了大量投資。其中一些公司致力于各類應用的融合（例如碰撞前或盲點功能），進行投資的公司有TRW、Bosch、Continental、Denso和MAGNA。參與投資的雷達供應商包括Autocruise（TRW）、Fujitsu?Ten和Hitachi。諸如Freescale、Infineon、UMS、STMicroelectronics和TriQuint等雷達毫米波芯片提供商同時也是投資者。由此看來，79?GHz技術已基本通過驗證，