毫米波雷達因頻段介于厘米波與光波間,故同時具備光波導與電磁波導特性,在軍事領域已被廣泛應用。隨汽車電子發展與自動駕駛需求,1999年Merccedes Benz率先將毫米波雷達應用汽車領域,此后車載毫米波雷達技術發展逐漸成熟,目前已成為ADAS關鍵傳感器之一。相較于車載鏡頭與LiDAR,毫米波雷達受天候與光線影響程度較低,故其探測穩定度較佳,主要用于實現避障功能。
避免與其他設備頻段沖突,車載雷達需要分配專屬頻段,各國頻段畫分略有不同,2005~2013年歐盟將24GHz作為車載毫米波雷達的頻段,隨后增加79GHz;而美國則使用24GHz、76~77GHz兩個頻段;日本系選用60~61GHz頻段。各國車載毫米波雷達頻段混亂的情況,使其發展受到限制,直至2015年WRC-15會議上,決議將77.5GHz~78.0GHz劃分予無線電定位業務,從而使76~81GHz皆可用于車載雷達,為全球車載毫米波雷達發展提供支持。
車載毫米波雷達頻段抵定,代表目前用于短距的24GHz將逐漸轉由79GHz取代,對于車廠而言,除為符合國際頻段標準外,79GHz亦可實現更佳的角度分辨率,進而提升感測精確性。
79GHz角度分辨率較24GHz佳的原因是目前載毫米波雷達多采用相控陣天線,天線設計方式取決于頻段,即訊號的波長,波長愈短使用的發射天線愈小,故79GHz采用的天線尺寸較24GHz小,在相同尺寸下79GHz能夠設計更多的收發陣列,形成較大的發射孔徑與更窄的波束,借此以實現更佳的角度分辨率,惟較小的天線尺寸代表在制作工藝難度會比24GHz更高,故目前77/79GHz毫米波雷達市場多由國際Tier 1廠商把持。
車載毫米波雷達廠商著力于識別能力提升,縮短與光學傳感器之差距
承如上述,車載毫米波雷達對于天候的適應能力較LiDAR與車載鏡頭更佳對于目標物僅有感知,并不具有識別功能,在ADAS中可實現AEB、BSD與ACC等應用,但要實現Level 3以上自動駕駛,僅有感知障礙物能力并不足夠,故如何增加車載毫米波雷達對于感測物件的識別能力,縮短與光學傳感器間的差距,已成為各廠商投入的重點方向,此亦為Metawave被眾多車廠與Tier 1所看好的原因。
目前提升車載毫米波雷達識別能力主要方式包括合成孔徑雷達技術(SAR)、結合微多普勒(Micro-Doppler)效應的自動目標識別(ATR)算法或與鏡頭整合等。
當然透過增加頻寬、擴展天線尺寸、增加天線數量等以提升角度分辨率的方式,亦有助提升識別率,然而此類方案在傳感器尺寸朝向小型化的發展趨勢下,可發揮空間有限,使得車載毫米波雷達廠商多朝向SAR、ATR與結合鏡頭的研發方向發展。
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