中國電波傳播研究所 劉玉超、王景

國家新聞出版廣電總局 梅亨利

摘要：本文介紹了車載雷達的工作原理、國際國內車載毫米波雷達頻率的劃分情況、國內外車載雷達技術的突破和產品研制現(xiàn)狀，并重點分析了國內毫米波車載雷達行業(yè)存在的問題和差距，最后給出了相應的對策和建議。

在軍事上，毫米波雷達已廣泛應用于預警探測、武器制導、電子對抗等領域。近年來，隨著集成電路和天線設計等技術的不斷成熟、元器件成本的不斷降低，民用車載毫米波雷達產品不斷涌現(xiàn)并投入實際應用。作為智能汽車和智慧交通的重要組成，車用毫米波雷達的相關頻率劃分受到國家無線電管理部門的密切關注和高度重視。2016年，國內正式啟動國際電聯(lián)智能交通全球頻率統(tǒng)一（WRC-19 1.12）議題工作。工業(yè)和信息化部下發(fā)《關于同意車載信息服務產業(yè)應用聯(lián)盟開展智能交通無線電技術頻率研究試驗的批復》（工信部無函〔2016〕450號）文件，授權車聯(lián)組織產業(yè)單位在合肥、大連、泰州、綿陽等城市開展 77～81GHz車用毫米波雷達研究試驗工作，驗證雷達性能參數、頻率需求等各類技術指標，為中國車載雷達頻率規(guī)劃和WRC-19 1.12議題中國提案工作提供了技術參考，推動了車載雷達安全、可靠地應用于中國智能汽車和智慧交通行業(yè)。

1 車載雷達技術原理

車載毫米波雷達利用天線發(fā)射電磁波后，對前方或后方障礙物反射的回波進行不斷檢測，并通過雷達信號處理器進行綜合分析，計算出與前方或后方障礙物的相對速度和距離，并生成警告信息傳遞給汽車控制電路，由汽車控制電路控制汽車變速器和制動器作出應對動作，從而避免發(fā)生碰撞。

毫米波雷達具有探測性能穩(wěn)定、作用距離較長、環(huán)境適用性好等特點。與超聲波雷達相比，毫米波雷達具有體積小、質量輕和空間分辨率高的特點。與紅外、激光、攝像頭等光學傳感器相比，毫米波雷達穿透霧、煙、灰塵的能力強，具有全天候全天時的特點。各類車載傳感器的優(yōu)缺點如表1所示。

表1 各類車載傳感器優(yōu)缺點對比

2 車載雷達頻率劃分情況

2005~2013年，歐盟將24GHz、79GHz作為車載毫米波雷達的頻譜，而美國使用24GHz、77GHz頻帶，日本選用了60～61GHz的頻段。隨著世界范圍內76～77GHz毫米波雷達的廣泛應用，日本也逐漸轉入了79GHz毫米波雷達的開發(fā)中。各大國的車載雷達頻段主要集中在在23～24GHz、60～61GHz和76～77GHz（79GHz）3個頻段，而世界各國對毫米波車載雷達頻段使用的混亂情況使得汽車行業(yè)車載雷達的發(fā)展受到了限制，如表2所示。

從我國的情況看，無線電主管部門對車載雷達的頻率劃分一直在積極推進之中。2005 年，原信息產業(yè)部就發(fā)布了《微功率（短距離）無線電設備的技術要求》，將76～77GHz頻段規(guī)劃給了車輛測距雷達使用。此后，工業(yè)和信息化部于2012年發(fā)布了《關于發(fā)布24GHz頻段短距離車載雷達設備使用頻率的通知》（工信部無〔2012〕548 號），將24.25～26.65GHz頻段規(guī)劃用于短距離車載雷達業(yè)務的頻率。

表2 主要國家車載雷達頻率劃分情況

在日內瓦召開的2015年世界無線電通信大會（WRC-15）上，各國討論決定，77.5～78.0GHz頻段劃分給無線電定位業(yè)務，以支持短距離高分辨率車載雷達的發(fā)展，車載雷達正式獲得了全球統(tǒng)一頻率劃分。

3 國內外車載雷達產品現(xiàn)狀

美國、歐洲和日本在車載雷達技術研究方面處于領先地位。目前，越來越多的公司和供應商投入到汽車雷達系統(tǒng)研制、器件開發(fā)和算法研究當中。1999年，德國奔馳汽車公司率先采用77GHz毫米波雷達的自主巡航控制系統(tǒng)；2003年，博世研制的77GHz車載雷達正式投入商用；2013年，松下與富士通研制出79GHz頻帶毫米波車載雷達。目前，毫米波車載雷達的關鍵技術主要由大陸、博世、電裝、奧托立夫等傳統(tǒng)汽車零部件巨頭所壟斷，特別是77GHz 毫米波雷達，只有少數幾個國外公司掌握該技術。

在我國，24GHz和77GHz毫米波集成電路的關鍵技術已取得突破。其中，24GHz毫米波集成電路已實現(xiàn)量產并試用中，但77GHz毫米波集成電路的國產化一直進展緩慢。國內相關產品的主要進展情況為：東南大學毫米波國家重點實驗室已完成8mm波段混頻器、倍頻器、開關、放大器等單功能芯片的研制，目前，正在開展單片接收/發(fā)射前端的設計與研制；廈門意行半導體科技有限公司在24GHz汽車主動安全雷達射頻前端集成電路取得突破，是國內唯一一家提供24GHz汽車主動安全雷達射頻前端MMIC解決方案的企業(yè)；沈陽承泰科技有限公司在研發(fā)77GHz汽車毫米波雷達關鍵技術上取得突破，預計產品不久將問世。

目前，國內毫米波雷達產業(yè)的發(fā)展主要面臨以下幾個問題：①行業(yè)整體競爭力偏弱。目前，國內的產業(yè)鏈尚未成熟，國外商用車載雷達已經走了幾十年的歷史了，國內近幾年才開始起步，產品上市要面臨激烈的競爭壓力。②人才極度缺乏。車載雷達研發(fā)需要豐富的雷達系統(tǒng)和毫米波射頻設計經驗與能力，而這一領域的人才多集中在軍工企業(yè)和國外企業(yè)。③資金壓力大。由于技術基礎底子薄，研發(fā)所需的測試設備和生產設備都需要從國外購買，價格高昂，后期收益情況又未知，國內相關生產廠家面臨很大的資金壓力。④開發(fā)周期較長。一款毫米波雷達開發(fā)周期就要12個月以上，產品還需要通過靜態(tài)測試、動態(tài)測試、上車測試以及各種復雜的環(huán)境下測試，整個研制周期至少要2年以上。

4 對策與建議

結合國內車載雷達頻率劃分和產品研制的現(xiàn)狀，提出了以下建議：①在國家層面給予更大的政策支持和資金資助。通過設立重大專項研究課題、給予財政優(yōu)惠政策等方式提高國內企業(yè)投入車載雷達行業(yè)的積極性，從而帶動自主雷達材料、部件、系統(tǒng)和整機產業(yè)發(fā)展。②通過軍民融合的方式促進車載雷達行業(yè)的發(fā)展。國內軍工企業(yè)在毫米波雷達研制方面有雄厚的技術和人才積累。通過軍民融合的方式，鼓勵軍工企業(yè)加入車載雷達研制隊伍中來，可有效解決國內民用車載雷達技術基礎薄弱、人才匱乏的問題。③大力促進人才隊伍建設，推進行業(yè)產學研的結合。國內相關企業(yè)應當與科研院所、高等學校從人才培養(yǎng)、關鍵技術突破、產品性能驗證等方面密切合作，共同將國內車載雷達行業(yè)做大做強。④選擇合適的方式與外國企業(yè)合作，引進先進技術。應當鼓勵國內有實力的企業(yè)通過并購、股權轉讓、技術合作等方式，從歐美產品領先廠商手中獲取先進技術，盡快彌補現(xiàn)有技術的不足。

未來，無論是高級輔助駕駛系統(tǒng)（ADAS）產業(yè)，還是無人駕駛行業(yè)，毫米波雷達都會是汽車最核心的傳感器之一。雖然國產毫米波雷達突破了部分核心技術，但畢竟剛剛起步，力量還薄弱，應當加快開發(fā)國產毫米波雷達芯片并車載應用，使我國汽車毫米波雷達產業(yè)擺脫受制于人的局面。