德國大陸研發(fā)出防止汽車碰撞的新型毫米波雷達(dá)

近年來，各大汽車廠商都逐漸開始在汽車上安裝先進(jìn)的防碰撞系統(tǒng)，如在檢測到障礙物后自動剎車，以及通過測定周圍的車速與車距來調(diào)整速度與車距等。本文將對目前汽車的防碰撞系統(tǒng)和主流的傳感器進(jìn)行分析比較，并介紹帶有行人識別功能的新型毫米波雷達(dá)。

目前，防碰撞系統(tǒng)的傳感器主要有利用攝像頭的影像識別和毫米波雷達(dá)等。如果將這些傳感器的性能加以比較，在識別周圍車輛和墻壁等大型障礙物方面，幾種傳感器表現(xiàn)不相上下，但在識別行人方面，目前來看，攝像頭更勝一籌。

然而，最近能夠提高毫米波雷達(dá)識別能力的技術(shù)正在逐步完善。德國已經(jīng)明確表示，將在汽車上搭載具有行人識別功能的新一代毫米波雷達(dá)，并計劃在2015年下半年開始批量生產(chǎn)。這樣一來，防碰撞系統(tǒng)將更加簡捷，成本也更加低廉，并可能適配于更多車型。

各類型傳感器的優(yōu)勢比較

日本的各大汽車制造商都在主推的旗艦車型上搭載了防碰撞系統(tǒng)。圖1是馬自達(dá)公司采用多種類型傳感器綜合而成的防碰撞系統(tǒng)。

圖1 用于防碰撞系統(tǒng)中的各種傳感器（圖片來自馬自達(dá)）

以下將就各類型傳感器進(jìn)行具體說明。

1、毫米波雷達(dá)：采用雷達(dá)向周圍發(fā)射無線電，通過測定和分析反射波以計算障礙物的距離、方向和大小。正如毫米波雷達(dá)名字所示，其發(fā)射的無線電利用了波長在1-10mm，頻率在30G-300GHz（吉赫）的毫米波。毫米波雷達(dá)的測量范圍在100-200米左右。

2、攝像頭：使用影像來識別障礙物的研究早在20世紀(jì)60年代便已有之，在80年代逐漸開始應(yīng)用于汽車領(lǐng)域。作為防碰撞系統(tǒng)的傳感器，其需要收集到與障礙物之間的距離和進(jìn)深相關(guān)的足夠信息。因此，車內(nèi)會安裝多個攝像頭以捕捉全方位的信息，這一裝置被稱之為“立體攝像頭”。其測量范圍在200米左右。

3、紅外線激光雷達(dá)：紅外線由于其波長遠(yuǎn)遠(yuǎn)小于毫米波（約為760nm），因此對距離的測量精度更高的同時，測量距離相對較短。其測量距離約在20米左右。

4、亞毫米波雷達(dá)：亞毫米波較之毫米波波長少了一位（不足1mm），因此其具有毫米波與紅外線二者結(jié)合的特點，測量距離約在50米。

表1 不同類型傳感器的優(yōu)劣比較（出自：日經(jīng)Automotive Technology）

以上各類型的傳感器各有優(yōu)劣（表1），因此目前被綜合應(yīng)用于汽車防碰撞系統(tǒng)中。如攝像頭在識別障礙物形狀上優(yōu)于其他傳感器，但在夜間沒有燈光的情況下形同虛設(shè)，在雨雪霧霾等天氣條件下也難以發(fā)揮作用。

測量范圍更廣的毫米波雷達(dá)

根據(jù)日本電波法實施規(guī)定，毫米波雷達(dá)屬于“無需許可的無線電發(fā)射器”，其頻率范圍受到了嚴(yán)格規(guī)定。根據(jù)此項規(guī)定，ARIB（日本無線工業(yè)及商貿(mào)聯(lián)合會）制定了“ARIB STD-T48（60GHz波段、76GHz波段）、STD-T111（79GHz波段）”兩項標(biāo)準(zhǔn)。

如表1所示，毫米波雷達(dá)的測量距離更長，不受白天黑夜的影響，并且毫米波雷達(dá)在惡劣天氣狀況下的表現(xiàn)也相對更優(yōu)。另一方面，在日本目前的技術(shù)條件下，毫米波雷達(dá)對行人以及自行車等較小障礙物的探測能力還比較弱。

行人識別技術(shù)

然而，正如文章開頭介紹的，具備識別行人功能的毫米波雷達(dá)已經(jīng)研發(fā)問世。其研發(fā)機(jī)構(gòu)是德國的大陸集團(tuán)（Continental AG）。

圖2 大陸集團(tuán)的防碰撞系統(tǒng)（Drive Support Solution）。ARS400為毫米波雷達(dá)，SRLCam為攝像頭與紅外線雷達(dá)的一體化組裝元件