doi:10.3969/J.ISSN.1672-7274.2025.06.011
中圖分類號:TN95;TN98 文獻(xiàn)標(biāo)志碼:A
文章編碼:1672-7274(2025)06-0032-03
The Current Situation of Millimeter Wave Automotive Radar Frequency Division andRFMeasurementMethod
YUFeifei,ZHUXuan (The State Radio_monitoring_center Testing Center (SRTC),Beijing 10oo41, China)
Abstract: With the application of automotive intelligent technology and industrial development, automotive radar,asan important component of advanced driving assistance systems (ADAS),is mainly used forautonomous driving and active safety systems.It is animportant means toachieve inteligent driving of motor vehicles.This article brieflydescribes the development process of automotive radar,and focuses on the testing methodof 76 GHz-79 GHz automotive radar RF technical parameters.
Keywords:frequency;automotiveradar;millimeterwave
0 引言
為了有效降低交通事故引發(fā)的人員傷亡風(fēng)險,高級駕駛輔助系統(tǒng)已是汽車制造業(yè)提高汽車安全性能努力的方向。隨著人們對安全駕駛的需求不斷增加,基于微波車載雷達(dá)技術(shù)的自適應(yīng)巡航控制(ACC)、車前向碰撞報警系統(tǒng)、前向主動防撞系統(tǒng)、盲區(qū)探測、車輛變道輔助、泊車輔助、后方車輛示警、車外行人探測等功能不斷發(fā)展并走向成熟得到逐步應(yīng)用。
汽車?yán)走_(dá)是一種在智能交通系統(tǒng)中通過無線電波探測車輛速度和距離的輔助手段,其具有在雨雪等惡劣天氣條件下穩(wěn)定檢測目標(biāo)的優(yōu)勢,通常裝載在機(jī)動車前端和后端。如圖1所示,汽車?yán)走_(dá)分為長距離雷達(dá)(LRR)和短距離雷達(dá)(SRR)兩大類。
目前市場上汽車?yán)走_(dá)主要有三類:超聲波雷達(dá)、激光雷達(dá)和毫米波雷達(dá)。三種雷達(dá)結(jié)合使用可實現(xiàn)穿透能力強(qiáng)、探測距離遠(yuǎn)、分辨率高、運(yùn)行可靠,測量性能受天氣等因素的影響較小,成為汽車?yán)走_(dá)智能化應(yīng)用的主流。
1 汽車?yán)走_(dá)頻率劃分歷史和現(xiàn)狀
在全球范圍內(nèi),各國家關(guān)于毫米波汽車?yán)走_(dá)的應(yīng)用和發(fā)展?fàn)顩r有所不同。20世紀(jì)60年代,德國、美國和日本等發(fā)達(dá)國家開展毫米波車載雷達(dá)的研發(fā)工作,初期發(fā)展相對較慢,在2015年世界無線電通信大會(WRC-15)召開之前,汽車?yán)走_(dá)的頻率劃分全球還未統(tǒng)一,多個汽車制造大國在汽車?yán)走_(dá)產(chǎn)品上主要使用23GHz-24GHz、60GHz-61GHz和76GHz-77GHz三個頻段。在歐洲2013年以前歐盟采用 24GHz 頻段作為汽車?yán)走_(dá)的使用頻段,2013年起逐步將使用頻率從24GHz 頻段調(diào)整到79GHz頻段。美國現(xiàn)同時使用24GHz頻段和76GHz-77GHz頻段,對60GHz頻段采用靈活規(guī)則,功能包括生命體探測。日本使用60GHz-61GHz頻段,由于全球廣泛使用76GHz-77GHz毫米波雷達(dá),后又增加76GHz-77GHz頻段作為汽車?yán)走_(dá)的使用頻段。
2015年世界無線電通信大會(WRC-15)上做出相關(guān)決策,將76GHz-81GHz頻段劃分為汽車?yán)走_(dá)全球協(xié)調(diào)一致的使用頻段。自2019年的世界無線電通信大會(WRC-19)后,24.25GHz-27.5GHz頻段被劃分為全球協(xié)調(diào)一致的5G移動通信使用頻率,不再作為汽車?yán)走_(dá)頻率使用?,F(xiàn)世界部分國家已逐步將汽車?yán)走_(dá)的使用頻段向更大帶寬的76GHz-81GHz頻段遷移。
2 我國汽車?yán)走_(dá)頻率劃分現(xiàn)狀
2.124 GHz-24.25 GHz
在我國,依據(jù)《中華人民共和國工業(yè)和信息化部2019年第52號公告》中的規(guī)定,工作在24GHz-24.25GHz的無線電設(shè)備為短距離微功率H類設(shè)備,發(fā)射功率限值為20mW(e.i.r.p)。主要用于短距離探測,如盲區(qū)探測、泊車輔助等。該頻段無須申請取得無線電發(fā)射設(shè)備型號核準(zhǔn),但應(yīng)當(dāng)在產(chǎn)品使用說明書中注明公告中八條內(nèi)容。應(yīng)符合產(chǎn)品質(zhì)量等法律法規(guī)、國家標(biāo)準(zhǔn)和國家無線電管理有關(guān)規(guī)定。在歐標(biāo)ETSIEN302358中,規(guī)定了24GHz-24.25GHz頻段汽車?yán)走_(dá)的技術(shù)要求。
2.224.25 GHz-26.65 GHz
工信部2012年548號文件規(guī)定的用于短距離車載雷達(dá),使用帶寬至少 ?500MHzΘ 工信部無(2021)181號[1]文件自2022年3月1日實施之日起,國家無線電管理機(jī)構(gòu)不再受理審批24.25GHz-26.65GHz頻段車載雷達(dá)無線電發(fā)射設(shè)備型號核準(zhǔn)申請,已核發(fā)符合工信部2012年548號文件規(guī)定且已投入使用的車載雷達(dá)設(shè)備,原則上可用到報廢為止。歐標(biāo)ETSIEN302288-1中,規(guī)定了24.25GHz-26.65GHz頻段汽車?yán)走_(dá)的技術(shù)要求。
2.376 GHz-77 GHz
早年關(guān)于短距離微功率設(shè)備信部無(2005)423號文件中規(guī)定了76GHz-77GHz為車輛測距雷達(dá)使用,具體要求使用頻率為:76GHz-77GHz,峰值等效全向輻射功率限值: 55dBm. 。關(guān)于短距離微功率設(shè)備的《中華人民共和國工業(yè)和信息化部2019年第52號公告》中,76GHz-77GHz頻段被刪除。在工信部無(2021)181號[1]文件中,重新規(guī)劃了76GHz-79GHz頻段用于汽車?yán)走_(dá),拓寬了可用的頻率范圍,《中華人民共和國工業(yè)和信息化部2019年第52號公告》實施前已生產(chǎn)使用的76GHz-77GHz頻段車輛測距雷達(dá)設(shè)備,原則上可用到報廢為止。在歐標(biāo)ETSIEN301091-1中,規(guī)定了76GHz-77GHz頻段汽車?yán)走_(dá)的技術(shù)要求。
2.476 GHz-79 GHz
我國在2021年發(fā)布工信部無(2021)181號[1文件,其中劃定76GHz-79GHz用于汽車?yán)走_(dá),主要用于長距離探測,如自適應(yīng)巡航控制(ACC)、前撞警告和自動緊急制動(AEB)、智能防撞、盲區(qū)探測、變道輔助、泊車輔助、后方車輛示警、車外行人探測等。該頻段內(nèi)設(shè)置、使用汽車?yán)走_(dá)應(yīng)申請取得無線電發(fā)射設(shè)備型號核準(zhǔn)。在歐標(biāo)ETSIEN302264中,規(guī)定了76GHz-81GHz頻段汽車?yán)走_(dá)的技術(shù)要求。如使用場景在機(jī)場跑道區(qū)域設(shè)置、使用76GHz-77GHz頻段的民用機(jī)場跑道外來物(FOD)探測設(shè)備需符合與汽車?yán)走_(dá)之間的干擾避讓要求。
3 毫米波汽車?yán)走_(dá)無線電射頻指標(biāo)測試方法
工信部無(2021)181號文件中對工作在76 GHz-79GHz 頻段對汽車?yán)走_(dá)設(shè)備的發(fā)射功率及功率譜密度,通用雜散發(fā)射,特殊頻段保護(hù),接收機(jī)阻塞這四類射頻指標(biāo)做出了明確的技術(shù)要求。
3.1測試環(huán)境和條件
對毫米波汽車?yán)走_(dá)的射頻指標(biāo)進(jìn)行測試需要使用頻譜分析儀,但由于汽車?yán)走_(dá)工作頻率較高,當(dāng)所使用的頻譜儀的測量頻率范圍無法覆蓋測試頻段時,就需要使用頻譜儀搭配頻率擴(kuò)展模塊對其進(jìn)行測試,即需要開啟頻譜儀相應(yīng)頻段的混頻功能。
發(fā)射功率及功率譜密度,通用雜散發(fā)射,特殊頻段保護(hù)的測試環(huán)境如圖2所示。全部測試項都在全電波暗室中進(jìn)行測試。需要使用合適的夾具,使被測設(shè)備可以穩(wěn)定放置并確保設(shè)備天線與測試接收天線在同一水平線上,使二者的極化方向保持一致。
接收機(jī)阻塞同樣需要在全電波暗室中進(jìn)行測試,要額外準(zhǔn)備阻塞信號發(fā)生器和目標(biāo)模擬器,其測試環(huán)境如圖3所示。被測設(shè)備及其天線模塊應(yīng)保持與目標(biāo)模擬器天線以及阻塞信號發(fā)生器天線的距離為適當(dāng)?shù)倪h(yuǎn)場距離。
3.2測試方法
按照圖2連接完成之后,即可使用頻譜儀上的相應(yīng)功能對被測汽車?yán)走_(dá)的功率和雜散發(fā)射指標(biāo)進(jìn)行測試。當(dāng)測試峰值功率時,將頻譜儀的檢波方式設(shè)置為peak(峰值)檢波,而當(dāng)測試平均功率和功率譜密度時,將頻譜儀的檢波方式設(shè)置為rms(均方根)檢波。
圖4為使用FSW型號頻譜儀對汽車?yán)走_(dá)的平均功率和功率譜密度進(jìn)行測試的結(jié)果。
雜散發(fā)射指的是被測設(shè)備在雜散域中的無用發(fā)射。根據(jù)181號文件,測試發(fā)射機(jī)及雜散和特殊頻段雜散時需要被測設(shè)備處于最大發(fā)射功率發(fā)射狀態(tài),而測試接收機(jī)雜散時需要被測設(shè)備處于待機(jī)或空閑狀態(tài)。
接收機(jī)阻塞測試項是判定當(dāng)存在無用信號干擾情況時,汽車?yán)走_(dá)設(shè)備接收機(jī)能否正確處理有用信號的水平。按照圖3搭建好測試環(huán)境之后,需要開啟目標(biāo)模擬器,根據(jù)被測雷達(dá)設(shè)備的應(yīng)用范圍聲明對目標(biāo)模擬器進(jìn)行參數(shù)設(shè)置,如圖5所示,包括目標(biāo)距離,目標(biāo)速度,目標(biāo)大?。≧CS),目標(biāo)角度等。
之后開啟阻塞信號發(fā)生器,按照181號文件中規(guī)定的無用信號參數(shù)對信號發(fā)生器進(jìn)行設(shè)置,分別設(shè)置不同的頻率和信號強(qiáng)度,使用被測汽車?yán)走_(dá)的上位機(jī)軟件或其數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)軟件對其探測數(shù)據(jù)進(jìn)行解析,需要連續(xù)輸出500幀以上的數(shù)據(jù),并統(tǒng)計其漏報率。表1為最終導(dǎo)出的其中
通常情況下,在接收機(jī)阻塞的測試中,被測設(shè)備的漏報率不應(yīng)超過 5% 。
結(jié)束語
未來,毫米波汽車?yán)走_(dá)所使用的頻段還將覆蓋到為其預(yù)留的79GHz-81GHz。同時,隨著成本的降低和技術(shù)的進(jìn)步,有望可以更好地在高精度、抗干擾能力、小型化設(shè)計等方面發(fā)揮更大的作用,最終促進(jìn)其在汽車領(lǐng)域的廣泛應(yīng)用實現(xiàn)更高級的自動駕駛功能。
參考文獻(xiàn)
[1]工業(yè)和信息化部關(guān)于印發(fā)汽車?yán)走_(dá)無線電管理暫行規(guī)定的通知[Z].https:/www.miit.gov.cn