毫米波仿真的案例
干貨 | 自動駕駛感知仿真與驗證之毫米波雷達
本期研討會：《自動駕駛感知仿真與驗證之毫米波雷達》將于12月19日 20:00-21:00舉辦，掃碼可直接報名。
直播主題
無人駕駛雷達天線設計流程與場景動態模擬
日期/時間
2019年12月19日
20:00 – 21:00
課程受眾
自動駕駛相關（汽車整車廠，傳感器供應商等）行業人士
講師簡介
曹根林
ANSYS高級應用工程師，北京理工大學電磁場與微波專業碩士
有10年以上天線設計經驗，主要負責ANSYS高頻產品線的方案開發、咨詢與技術支持等。長期從事微波與雷達天線設計工作，尤其在復合單脈沖雷達天線，如雙波段復合、雙極化復合、微波/紅外復合等領域擁有豐富經驗。
課程簡介
如今，無人駕駛/自動駕駛正在迅速發展，在自動駕駛中最關鍵的雷達感知領域涉及多種雷達形式，如激光雷達、攝像頭、微波雷達等。而毫米波雷達，正是一種具有高頻率工作、高精度識別的微波雷達，可以讓無人駕駛技術實現各種高級輔助功能，如并線輔助場景識別、動態道路場景識別等。
本直播將主要介紹毫米波雷達天線的設計難點、設計技巧，以及利用ANSYS HFSS軟件中的天線庫、有限大陣列方案，方便快捷地研究與仿真毫米波陣列天線、天線與車體的布局效應、動態道路場景模擬中的感知成像等。
展開 聚焦移動和固定業務毫米波雷達干擾等關鍵性問題，毫米波雷達無線電研究（內江）外場試驗即將開展
解決方案
北京經緯恒潤科技有限公司基于多年積累的射頻仿真經驗，推出集成建設車用毫米波雷達復雜電磁環境仿真系統解決方案，該系統能夠在實驗暗室內逼真地模擬實際道路復雜電磁環境，完成車用毫米波雷達系統的開環、閉環半實物仿真試驗，以及基于雷達系統的控制系統、射頻綜合以及數據融合等方面的仿真試驗。
上圖為車用毫米波雷達復雜電磁環境仿真系統的系統組成，系統主要由陣面、輻射天線、饋電系統、仿真設備以及維護平臺等組成，用于實現目標回波信號、干擾信號和環境信號等在指定空間角度的輻射模擬。
車用毫米波雷達復雜電磁環境仿真系統除能夠代替完成大部分外場試驗外，還可以完成由于條件復雜而外場無法進行的特殊試驗，為雷達系統提供性能測試、技術驗證和成熟性評估的綜合試驗平臺。
通過對車用毫米波雷達的應用場景進行半實物仿真和模擬，系統可以檢驗和評估毫米波雷達在實際道路復雜電磁環境下的工作性能，驗證雷達的可靠性，有利于加快ADAS系統的研制進度，降低研制成本，減少研制風險以及提高研制水平。
車用毫米波雷達復雜電磁環境仿真系統主要包括以下幾個部分：
? 道路目標回波模擬
? 道路環境噪聲模擬
? 同頻雷達干擾模擬
? 蓄意壓制干擾模擬
? 蓄意欺騙干擾模擬
系統主控與分析軟件主要由界面控制顯示以及模型分析軟件組成。軟件根據界面設置參數計算各個設備工作所需的相應參數，并將參數下發給各個設備單元。
展開 毫米波雷達（RADAR）
概述
毫米波雷達產品包括前視中距毫米波雷達（MRR）、側視近距毫米波雷達（SRR）和車內人員檢測毫米波雷達（VODR），目前產品已定點江鈴、江淮、重汽等多家整車廠。各自在車身上的安裝位置及視野范圍如圖1所示，對應的外觀如圖2、圖3所示：
各毫米波雷達產品對應的功能如下:
MRR安裝于車身正前方，能夠對目標區域內的障礙物進行檢測與參數測量、跟蹤以及目標類型識別，可用于支撐L2及L2以上級別自動駕駛系統的FCW、AEB、ACC等功能
SRR安裝于車身四角，能夠對目標區域內的障礙物進行檢測與參數測量、跟蹤以及目標類型識別，主要用于支撐L2及L2以上級別自動駕駛系統的BSD、LCA、CTA等功能
VODR安裝于車內B柱頂端或后視鏡下方，目的在于當駕駛人員離開并鎖車后，能夠對車內環境進行自動檢測，若檢測出車內有人員遺留可以通過聲光報警或遠程報警等方式及時發出警告以提示車主，以防將兒童遺留在車內而造成慘劇
主要技術指標
展開 車用毫米波雷達國外創業企業
▲圖1.國外的雷達初創企業Landscape
Part 1
國外的雷達初創企業是基于什么想法
毫米波雷達是基于多普勒原理，根據回波和發射波之間的時間差和頻率差來實現對目標物體距離、速度以及方位的測量。
根據輻射電磁波方式不同，毫米波雷達主要有脈沖和連續波兩種工作方式。其中連續波又可以分為FSK
（頻移鍵控）
、PSK
（相移鍵控）
、CW
（恒頻連續波）
、FMCW
（調頻連續波）
等方式。
毫米波雷達的開發是比較昂貴的，需要很多科研型人才才能做出原型，而在2016年毫米波雷達的市場大概在30億美金
（根據Yole的報告，2019年毫米波雷達的市場達到了205億美金，車用雷達在55億美金—更像是30億到55億美金）
，主要是老玩家所主導
（這個我會在第二部分闡述）
。
2017年的Vayyar、Arbe Robotics、Art Sys 360和Oryx四家都是以色列公司，他們的技術背景都是從軍工領域遷移過來的。
▲圖2.毫米波雷達作為感知器件，
其實是從一個非常扎實的背景遷移過來的
除此之外還有Oculii和Echodyne兩家是美國公司，Omniradar是從單芯片方案開始啟動的。隨著融資的逐步進行，我們發現美國的諸多公司進入了這個領域，最多的是Vayyar的1.88億美金和Uhnder的1.45億美金。
備注：頭部的幾家公司我都會找資料把他們的運行模式和產品特點給梳理清楚。
展開 
智能汽車中毫米波雷達的應用
在過去的 20 年里，毫米波雷達作為汽車傳感器已經在技術方案中站穩了腳跟。
當毫米波雷達第一次出現在市場上時，是作為一種豪華車的配置
（和現在的紅外夜視相似）
。而如今，隨著毫米波雷達和關鍵的輔助駕駛安全功能捆綁，它也成為汽車主動安全的代名詞。隨著汽車行業往智能化方向發展，雷達相對于其他傳感器類型的優勢使它向更廣泛的應用領域進發。
▲圖1. 智能汽車中毫米波雷達的作用
半導體公司基于CMOS的單芯片解決方案的量產正在加速毫米波雷達的部署，單芯片一方面降低了整個77Ghz雷達的研發難度，另一方面使得產品的合格率與成本都發生很大變化。
單芯片的高度集成使得目標位置，速度等信息都能進行多傳感器的融合判斷，這也加速了毫米波雷達在汽車和工業領域的使用。其77G 4D雷達可以做到火柴盒大小，是傳統毫米波雷達
（ABCD Autoliv、Bosch、Continental、Delphi）
的一半大小。長距雷達測距能達到250米，角度分辨率小于3度，行人和自行車檢測性能突出。量產價格可以讓傳統毫米波雷達做到價格更低。
▲圖2. 毫米波雷達模組的進化，使得更多的玩家進入這個領域
自動駕駛使用的毫米波雷達
毫米波雷達的工作波段一般為30GHz-300GHz，波長介于微波和厘米波
（1mm-10mm）
之間，目前成熟商用的車載毫米波雷達包括24GHz
（MRR，短中距離雷達）
和77GHz
（LRR，長距離雷達)
，后者體積小、功耗低、帶寬高、分辨率好、探測距離遠。
展開 康謀技術 | 毫米波雷達技術解析
其中，毫米波雷達因其獨特的優勢，已成為自動駕駛傳感器套件中不可或缺的一部分。這種雷達不僅能夠在各種惡劣的天氣條件下穩定工作，還能提供精確的距離和速度信息，這對于車輛的安全導航至關重要。
一、毫米波雷達概述
RADAR(RAdio Dectecting And Ranging)是指利用毫米波信號（30-300GHz）來探測和測量目標的雷達系統，其中毫米波是微波的一個子頻段。在汽車領域，使用的毫米波雷達主要在24GHz，77GHz和79GHz三個頻段，如圖1所示。
圖1 毫米波雷達頻段
我們知道隨著毫米波雷達工作頻率越高，波長就越短，分辨率就越高。因此，與24GHz雷達相比，工作頻率在76-81GHz的毫米波雷達，物體分辨準確度，測速和測距精確度都會進一步提高，能檢測行人和自行車，且設備體積更小，更便于在車輛上安裝和部署。
按照探測距離，毫米波雷達可分為短程（SRR），中程（MRR）和遠程（LRR）雷達，如圖2所示。
圖2 短、中、遠程雷達
為了在車端更好的采集車輛周圍信息，通常將毫米波雷達安裝在車輛正前方和四周，即角雷達和前向雷達。主要實現BSD、LCA等L0自動駕駛功能，以及在ACC等L1~L2自動駕駛功能中實現重要的目標感知。如圖3所示。
圖3 角雷達與前向雷達
進一步來說，通過三種探測距離的雷達不同程度組合，可以承擔著不同的ADAS功能，如表1所示：
表1 ADAS功能與雷達配置
二、毫米波雷達工作原理
毫米波雷達通過天線發射特定波形的電磁波，并接收目標反射的電磁波，通過信號處理計算出目標的位置、移動速度和方位等信息。
展開 從原理到應用教你了解毫米波雷達
毫米波雷達基礎知識
001
簡介
毫米波雷達（mmWave Rader）采用毫米波作為電磁波發送信號，捕捉并處理電磁波經過路徑障礙物的反射信號后可獲取目標物體的
速度、距離、方位角和高度
等信息。
毫米波的波長范圍為0-10mm，在電磁頻譜中這種波長被視為短波長。采用毫米波作為電磁波信號能夠獲取高精度的測距信息，同時天線也可以做的更小和緊湊減小設備體積。工作頻率為 76–81GHz（對應波長約為 4mm）的毫米波系統將能夠檢測小至零點幾毫米的移動。
展開 毫米波雷達的概念和工作原理
目前感知環境的ADAS傳感器有攝像頭、超聲波傳感器和毫米波雷達等。當然，自動駕駛汽車還需要車載激光雷達。一直以來，激光雷達因能對周圍環境實現3D感知而備受自動駕駛主流者的“寵愛”。
不過無論是激光雷達還是攝像頭、超聲波傳感器，都容易受惡劣天氣環境影響導致性能降低甚至失效（惡劣天氣環境往往是事故高發的主要原因），因而都存在“致命”缺陷！這種時候，毫米波雷達憑借其可穿透塵霧、雨雪、不受惡劣天氣影響的絕對優勢，且唯一能夠“全天候全天時”工作的超強能力，成為了汽車ADAS不可或缺的核心傳感器之一！下面，我們和毫米波雷達來一次“親密接觸”，了解一下它的概念和工作原理。毫米波雷達——全天候全天時工作毫米波雷達，顧名思義，就是工作在毫米波頻段的雷達。毫米波（Millimeter-Wave，縮寫：MMW），是指長度在1~10mm的電磁波，對應的頻率范圍為30~300GHz。如圖2，毫米波位于微波與遠紅外波相交疊的波長范圍，所以毫米波兼有這兩種波譜的優點，同時也有自己獨特的性質。毫米波的理論和技術分別是微波向高頻的延伸和光波向低頻的發展。
圖2 電磁波譜根據波的傳播理論，頻率越高，波長越短，分辨率越高，穿透能力越強，但在傳播過程的損耗也越大，傳輸距離越短；相對地，頻率越低，波長越長，繞射能力越強，傳輸距離越遠。所以與微波相比，毫米波的分辨率高、指向性好、抗干擾能力強和探測性能好。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。這些特質決定了毫米波雷達具有全天時全天候的工作能力。
來源：電子發燒友
展開 一文了解毫米波雷達行業發展現狀
毫米波雷達是使用工作頻段為30~300GHz、毫米波波長為1~10mm的雷達。與激光雷達相比，目前毫米波雷達技術更加成熟、應用更加廣泛、成本更加低廉；與可見光攝像頭相比，毫米波雷達的準確性和穩定性更好，價格差距也在不斷縮小。
毫米波雷達成本相對低廉、穩定好，適應全天候工作
毫米波雷達是使用工作頻段為30~300GHz、毫米波波長為1~10mm的雷達。毫米波的波長介于厘米波和光波之間，因此毫米波兼有微波制導和光電制導的優點。與激光雷達相比，目前毫米波雷達技術更加成熟、應用更加廣泛、成本更加低廉；與可見光攝像頭相比，毫米波雷達的準確性和穩定性更好，價格差距也在不斷縮小。尤其是毫米波雷達具有全天候全天時工作特點，無懼雨雪、霧霾、黑夜等惡劣天氣，已成為汽車高級輔助駕駛系統（ADAS）可靠性保障不可或缺的傳感器。全球毫米波雷達出貨量已經超過千萬級。
毫米波雷達工作原理
毫米波雷達發出和接收的實質上是電磁波，毫米波的頻段比較特殊，高于無線電，低于可見光和紅外線，頻率范圍在10GHz~200GHz之間，屬于微波的范疇，波長在1mm~1cm之間，毫米波的這個頻段和波長范圍及特性適合車載雷達的應用。
根據波的傳播理論，頻率越低，波長越長，繞射能力越強，傳輸距離越遠。所以與微波相比，毫米波的分辨率高、指向性好、抗干擾能力強和探測性能好。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。這些特質決定了毫米波雷達具有全天時全天候的工作能力。
毫米波雷達通過發射電磁波并通過檢測回波來探測目標的有無、距離、速度和方位。由于毫米波雷達發射出去的電磁波是一個錐狀的波束，造成了本身一定缺陷，由于反射面較大，分辨力不高。
目前毫米波雷達電波頻率主要分為24GHz和77GHz兩種。
展開 航天制造中的電鑄技術：毫米波/太赫茲器件
繼上期閱讀：
航天制造中的電鑄技術（一）：液氫液氧火箭發動機推力室
毫米波/太赫茲器件
通常將頻率處于30~300 GHz的電磁波稱為毫米波，將頻率處于300 GHz至10 THz的波稱為太赫茲波。毫米波與太赫茲波技術在空間、航天等領域中具有獨特而顯著的應用。毫米波技術不僅應用于精確制導和導航，而且毫米波雷達得益于其較高的分辨率，可作為地基監測系統的補充，用于監測厘米級乃至毫米級的微小空間碎片。由于當前隱身飛行器的隱身效果主要針對厘米波，毫米波還具有優異的反隱身性能。
太赫茲技術在21世紀得到了飛速發展，在軍事領域天基監視雷達搭載的太赫茲設備穿透性強，可用于對地面的高分辨率成像；在天文領域，太赫茲波在宇宙空間中傳輸損耗較低，基于太赫茲技術的天文望遠鏡具有更低的噪聲背景，能接受到更豐富的信息。
展開 毫米波雷達創業企業和誰在競爭？
接昨天的文章，在車用毫米波雷達領域，國外這么多企業的競爭格局，大部分還是圍繞天線、芯片（MMIC和后處理）來進行的，所以我們能看到這些企業最終是和傳統Tier 1進行合作，然后把自己活成Mobileye的樣子。
我覺得可以從整體格局來看，毫米波雷達的進化格局。
▲圖1.Arbe在給投資者的材料里面把自己夸成滿分選手，對標ME
Part 1
切入芯片的供應格局
雷達市場的需求在增大，在普及ADAS的階段，一般的車輛只需要一個前向長距毫米波雷達，內置算法來完成FCW、ACC的功能。在L2-L3階段，汽車需要1個前向長距+4個角雷達（目前大部分所有的車輛都是這么配置的），但是這里的核心問題是，做這個雷達的是否還是傳統Tier 1，是否有可能整車企業直接和芯片企業進行對接，然后讓代工廠把這活干了？
▲圖2.這個數量還是非常高的
從這個邏輯上，可能有兩類整車企業：
●依靠外部整合的整車企業：
由 Tier1 提供毫米波雷達與攝像頭融合的方案，也就是說可能把視覺和毫米波的算法結合之后，形成一套較為完整的感知方案。實際上這種趨勢是延續之前Tier 1和芯片廠家強耦合之后的過渡關系。
▲圖3.Tier 1 和上游芯片廠家的綁定
●強勢的整車企業：
在過渡到Zonal控制架構以后，選用整套解決方案，結合硬件代工（好多4D毫米波創業企業可能變成工藝為主導的加工單位了）實現自身做集成的管理辦法，配合圖像和圖像雷達算法（甚至加上Lidar的圖像） 。
展開 
干貨 | 盤點55家毫米波汽車雷達供應商
國內毫米波雷達公司（35家）
01. 川速微波
02. 理工雷科
03. 行易道
04. 隼眼科技
05. 凌波微步
06. 莫之比
07. 保隆科技
08. 納雷科技
09. 納瓦電子（Nova）
10. 軒轅智駕
11. 承泰科技（Cheng-Tech）
12. 易來達
13. 卓影科技（MotorEye）
14. 木牛科技
15. 森思泰克
16. 智波科技
17. 楚航科技
18.
經緯恒潤新產品系列 | 4D成像毫米波雷達
當前，毫米波雷達由于不具備測高的能力，很難判斷前方靜止物體是在地面還是在空中。當遇到井蓋、減速帶、立交橋、交通標識牌等地面、空中物體時，無法準確測得物體的高度數據。如果將這樣的數據交給汽車，汽車就會出現頻繁剎車的問題。4D成像毫米波雷達的出現，將彌補這一缺陷。4D成像毫米波雷達在原有的距離、速度、方向的數據基礎上，增加了對目標的高度分析，將第4個維度整合到傳統毫米波雷達中，以更好地了解和繪制環境地圖，使得測到的交通數據更為精準。
產品介紹
經緯恒潤自研的兩款4D成像毫米波雷達，4D成像前雷達具備48發48收通道，4D成像角雷達具備24發12收通道。兩款產品在方位角和俯仰角具有高分辨能力，能夠區分、追蹤、識別數百個目標。對于小汽車目標，能夠探測到350m以上，遠距離探測的同時依然能夠保持寬闊的視野范圍，識別大范圍的高清細節圖像。48發48收共2304個虛擬通道，24發12收共288個虛擬通道，兩款產品均可以形成豐富的點云信息，甚至對目標進行輪廓的點云成像，因此可以稱之為真正意義上的成像雷達。
產品特點
· 支持100°×30°的超大視場角，涵蓋多個車道以及周圍環境信息
· 支持350m以上的道路目標探測，支持前前車檢測，更好的保證駕駛安全
· 高分辨率和高動態范圍提供了區分各種物體的能力，如卡車旁邊的摩托車、護欄旁邊的行人
未來規劃及展望
目前，隨著智能駕駛技術的不斷迭代，4D成像毫米波雷達作為一款性能優秀的傳感器，已逐漸被行業所了解和接受，并期待其上車后對智能駕駛系統產生質的提升。
展開 便攜式超寬帶微波毫米波信號發生器
ZXB-BF-SAP系列信號發生器是一款便攜式超寬帶微波毫米波信號發生器。能夠產生高質量的射頻/微波毫米波FMCW、脈沖調制信號，頻率覆蓋10MHz～6/20/40/67GHz。
自動駕駛毫米波雷達的原理分析和應用案例
作為自動駕駛領域里重要的感知傳感器之一——毫米波雷達，自帶有全天候，測速準確，性價比高等優點，在整車架構上受到各大OEM的青睞，應用程度也非常高。
現階段毫米波雷達根據性能主要分為傳統毫米波雷達和4D成像毫米波雷達兩種。傳統毫米波雷達已經廣泛的應用在ADAS場景中，但是隨著自動駕駛領域的發展和復雜場景的演化，傳統毫米波雷達的劣勢也逐步顯現出來，比如無法準確判斷高度信息的，點云的信息量不夠豐富等等，于是4D成像毫米波雷達應運而生。接下來，本文將重點介紹下毫米波雷達的市場發展及具體應用情況。
毫米波雷達市場
作為ADAS傳感器的重要一員，毫米波雷達可以分別提供自適用巡航(ACC)，自動緊急剎車(AEB)，盲區監測等重要功能。中國市場的毫米波雷達供應一直以來都被國際雷達廠商所占據，S&P Global Mobility 統計結果顯示，2021年國際雷達廠商中國市場市占率超過90%。
圖1. 傳統毫米波雷達中市場占有率(數據來源: S&P Global Mobility)
4D成像毫米波雷達在最近幾年得到了充分的發展，呈現了百花齊放的態勢。
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