毫米波雷达与激光雷达两种类别的雷达技术究竟有什么区别？

近年来，毫米波雷达被广泛应用在高级驾驶辅助系统（ADAS）中，再度成为了零部件供应商们的焦点战场。ADAS系统需要多种传感器配合工作，毫米波雷达由于其众多优势，成为ADAS不可或缺的核心传感器，也是自动驾驶和无人驾驶的关键传感器。

在自动驾驶传感器领域，看上去有些沉寂的毫米波雷达开始变得热门。虽然毫米波雷达可能不如摄像头渗透率高，也不如自带光环的激光雷达那样未来感十足，但在自动驾驶领域，毫米波雷达也越来越不可或缺。相比昂贵的激光雷达，毫米波雷达无疑更接地气，更能应对复杂多变的天气条件，在技术上也较为成熟。

01 24GHz和77GHz毫米波雷达

毫米波实质上就是电磁波，频率为30-300GHz（波长1-10mm）。毫米波雷达就是指工作频段在毫米波频段的雷达，测距原理跟一般雷达一样，也就是把无线电波(雷达波)发出去，然后接收回波，根据收发之间的时间差测得目标的位置数据。毫米波雷达就是这个无线电波的频率是毫米波频段。

毫米波雷达具有探测性能稳定、作用距离较长、环境适用性好等特点。与超声波雷达相比，毫米波雷达具有体积小、质量轻和空间分辨率高的特点。与红外、激光、摄像头等光学传感器相比，毫米波雷达穿透雾、烟、灰尘的能力强，具有全天候全天时的特点。

目前主流使用的车载毫米波雷达按照其频率不同，主要可分为两种：24GHz和77GHz。

24GHz频段，能够实现的ADAS功能有盲点检测、变道辅助等，在自动驾驶系统中常用于感知车辆近处的障碍物，为换道决策提供感知信息。因为侦测距离不够远，因此大部分用来做盲区、障碍物的侦测。

77GHz频段，性能良好，最大检测距离可以达到160米以上，因此常被安装在前保险杠上，正对汽车的行驶方向。长距离雷达能够用于实现紧急制动、高速公路跟车等ADAS功能，同时也能满足自动驾驶领域，对障碍物距离、速度和角度的测量需求。

2005-2013年，欧盟将24GHz、79GHz作为车载毫米波雷达的频谱，而美国使用24GHz、77GHz频带，日本选用了60-61GHz的频段。随着世界范围内76-77GHz毫米波雷达的广泛应用，日本也逐渐转入了79GHz毫米波雷达的开发中。各大国的车载雷达频段主要集中在在23-24GHz、60-61GHz和76-77GHz(79GHz)3个频段，而世界各国对毫米波车载雷达频段使用的混乱情况使得汽车行业车载雷达的发展受到了限制。

从我国的情况看，无线电主管部门对车载雷达的频率划分一直在积极推进之中。2005 年，原信息产业部就发布了《微功率(短距离)无线电设备的技术要求》，将76-77GHz频段规划给了车辆测距雷达使用。此后，工业和信息化部于2012年发布了《关于发布24GHz频段短距离车载雷达设备使用频率的通知》(工信部无〔2012〕548 号)，将24.25-26.65GHz频段规划用于短距离车载雷达业务的频率。

2015年，日内瓦世界无线电通信大会将77.5-78.0GHz频段划分给无线电定位业务，以支持短距离高分辨率车载雷达的发展，从而使76-81GHz都可用于车载雷达，为全球车载毫米波雷达的频率统一指明了方向。

02 毫米波雷达与激光雷达

无人驾驶技术想要真正上路行驶，最关键的技术难点就在于汽车如何能对现实中复杂的交通状况了如指掌，这样一来就必须使用雷达装置。现阶段主流无人驾驶研发技术中，都选择了激光雷达，而一向“不走寻常路”的马斯克选择使用毫米波雷达。那么，两种类别的雷达技术究竟有什么区别？

激光雷达主要是通过发射激光束，来探测目标的位置、速度等特征量。车载激光雷达普遍采用多个激光发射器和接收器，建立三维点云图，从而达到实时环境感知的目的。从当前车载激光雷达来看，机械式的多线束激光雷达是主流方案。激光雷达的优势在于其探测范围更广，探测精度更高。但是，激光雷达的缺点也很明显：在雨雪雾等极端天气下性能较差，采集的数据量过大，价格十分昂贵。目前百度和谷歌无人驾驶汽车车身上的64位激光雷达，售价高达70万元人民币。激光发射器线束的越多，每秒采集的云点就越多，探测性能也就更强。然而线束越多也就代表着激光雷达的造价就更加昂贵，64线束的激光雷达价格是16线束的10倍。　　作为ADAS不可或缺的核心传感器类型，毫米波雷达从上世纪起就已在高档汽车中使用，技术相对成熟。毫米波的波长介于厘米波和光波之间，因此毫米波兼有微波制导和光电制导的优点，且其引导头具有体积小、质量轻和空间分辨率高的特点。此外，毫米波导引头穿透雾、烟、灰尘的能力强，相比于激光雷达是一大优势。而毫米波雷达的缺点也十分直观，探测距离受到频段损耗的直接制约（想要探测的远，就必须使用高频段雷达），也无法感知行人，并且对周边所有障碍物无法进行精准的建模。受益于技术相对成熟，毫米波雷达在单价方面，只能算是激光雷达的九牛一毛，单体价格大约在100美元左右。并且车载毫米波雷达的市场需求也相对更多，带来的规模效益有望进一步拉低成本。

03 毫米波雷达的发展历程

毫米波雷达的研制是从上世纪40年代开始的，50年代美国出现了用于机场交通管制和船用导航的毫米波雷达，但由于功率效率低，传输损失大，发展受到限制。

60年代，美国交通部NHTSA对毫米波雷达和制动系统做了组合系统的验证研究，毫米波雷达开始在车载领域中应用。

1973年，德国的AEG Telefunken和Bosch公司共同开始投资研究汽车防撞雷达技术，由于价格昂贵没有后续发展。

70年代中后期，毫米波技术得到很大的发展，在功率源、高增益天线、集成电路等方面取得进步，并首先应用于军事系统中，如直升机、防空系统、导弹制导系统等。

80年代初期，美国许多著名大学、研究机构以及几百家企业逐渐开始投入毫米波雷达技术研究，毫米波雷达进入高速发展期。

1986年，欧洲在“欧洲高效安全交通系统计划（PROMETHEUS)”指导下重新开始了车载毫米波雷达的研制。

80年代后期，关于汽车毫米波防撞雷达研究开始活跃起来，单脉冲和连续调制波两种体制的雷达已在美、日、欧汽车中广泛应用。

1992年，美国交通部门在灰狗公交车上安装了1500套毫米波雷达，到1993年取得了立竿见影的效果，交通事故发生率下降了25%。

1999年，奔驰率先开始在级轿车上就用77GHz自主巡航控制系统（ACC）。

进入21世纪以来，随着汽车市场需求及技术进步，车载毫米波雷达进入蓬勃发展时期。

04 结语

未来，无论是高级辅助驾驶系统产业，还是无人驾驶行业，毫米波雷达都会是汽车最核心的传感器之一。虽然国产毫米波雷达技术才刚刚起步，力量还薄弱，但可喜的是，涌现出一批勇敢的创业者，他们正在努力探索，实现突破，并已经取得成功。期待国产毫米波雷达芯片并车载应用，使我国汽车毫米波雷达产业摆脱受制于人的局面。