视力+智力打通毫米波雷达“任督二脉”-JN江南体育

在上一篇《浅谈毫米波雷达系统和发展趋势》文中，麦姆斯咨询指出毫米波雷达技术的发展趋势是朝着体积更加小、功耗更加较低、集成度更高和多传感器融合方向发展。毫米波雷达目前仅次于的“缺失”就是“视力”严重不足，无法识别行人和对周围障碍物展开精准的建模，而“视觉”是构建高级自动驾驶最重要的环境感官。所以，为了老大毫米波雷达构建“视觉”功能，现在主流的作法是使用取长补短的方式，将毫米波雷达与其他“视觉”传感器（摄像头或激光雷达）技术融合。

不过无论是摄像头，还是激光雷达都更容易不受光线或险恶天气影响，性能不会减少甚至过热，这种“视力”是有条件容许的。于是，很多新兴企业在探寻创意的毫米波雷达光学技术，意图让雷达自己“影”。

要想要雷达光学，最核心的方向是提升雷达的分辨率。传统的提升雷达分辨率方法中，减少比特率是一种方式，当前77GHz（频段76~77GHz）比特率在1GHz，而79GHz（频段76~81GHz）比特率可高约5GHz，似乎79GHz在分辨率上不会更胜一筹而沦为未来雷达光学主要的自由选择。当然比特率有相同容许，还有一种方法就是拓展天线的尺寸或者减少天线的数量。在车载毫米波雷达领域，受限于主机厂对毫米波雷达整体尺寸的车规级容许，这里的充分发挥空间并不大。

所以，必须突破常规另辟蹊径，目前较为热门的方法有：合成孔径雷达（SAR）、多输出多输入技术（MIMO）、超强材料天线技术等。目前，部分技术早已获得了突破性的进展，智能雷达的图像分辨率早已逼近现有光学分辨率。下面我们阐述这些雷达光学技术。

合成孔径雷达（SAR）合成孔径雷达（SyntheticApertureRadar，全称SAR），是一种利用合成孔径技术及脉冲传输等信号处理技术来构建高分辨率光学的雷达。SAR利用雷达与目标的相对运动，把尺寸较小的现实天线孔径用数据处理的方法制备一个较小的等效天线孔径，故称“合成孔径”雷达。SAR具备体积小、全天时、全天候、高分辨、大幅度长等多种特点。最初主要是机载、星载平台，随着技术的发展，经常出现了弹载有、地基、无人机、邻近空间平台、手持式设备、车载等多种形式平台配备的SAR，普遍用作军事和民用领域。

高分辨率在这里包括着两方面的含义：即低的方位向分辨率和充足低的距离向分辨率。它使用多普勒频移理论和雷达相干性理论为基础的合成孔径技术来提升雷达的方位向分辨率；而距离向分辨率的提升则通过脉冲传输技术来构建。其基本原理如下（图1）：图1SAR基本原理（1）合成孔径技术构建方位向高分辨率SAR利用机载平台造就天线运动，如图2，在有所不同方位上以脉冲反复频率（PRF）升空和接管信号，并把一系列脉冲信号存储记录下来，然后不作相干性处置，就如同在所经过的一系列方位上，都有一个天线单元在同时升空和接管信号一样，这样就在平台所经过的路程上构成一个大尺寸的阵列天线，从而取得较宽的波束。

如果脉冲反复频率超过一定程度（充足低），以致邻接的天线单元间首尾相接，则可看做构成了倒数孔径天线。诚然这个大孔径天线要靠信号处理的方法制备。

这也是“合成孔径”名字的原由。图2SAR示意图根据SAR方位向分辨率的公式（闻图1公式4），我们可以获知SAR的分辨率与波长和目标与天线的距离牵涉到，而只与雷达的实际孔径尺寸有关，而且天线尺寸就越小，方位向分辨率越高，这与普通雷达的方位分辨率恰恰相反，从而大大的增大了雷达的体积，对频率特定和空间受限的车载平台而言是再行适合不过了。（2）脉冲传输技术构建距离向高分辨率雷达距离向分辨率由雷达的比特率要求（闻图1公式3），要想要提升雷达的距离分辨率，则可增大脉长或增大宽带，但如果脉长太小则平均功率太小，雷达的起到距离不会受到相当大的容许，所以我们期望雷达波形既具备较小的比特率，又具备较长的持续时间。

如果在一个比特率信号的各频谱分量上可选一个随频率不作非线性变化的振幅值，此宽带信号将具备很长的持续时间，以符合前述拒绝。这种可选的非线性振幅的过程称作信号的展宽过程，将展宽后的信号通过给定滤波器，校正非线性振幅使之相位差，在给定滤波器输入末端将获得较宽脉冲型号，这个过程称作脉冲传输。最先加以研究并取得用于的脉冲传输信号就是线性调频信号，线性调频信号具备平方律的振幅频率关系，经过给定滤波器的传输，可以输入较宽脉冲。总之，使用脉冲传输波形，相对于原本的长脉冲而言，由于通过给定滤波器的传输，大大的提高了雷达的距离分辨率。

多输出多赢技术（MIMO）多输出多输入技术（Multiple-InputMultiple-Output，全称MIMO），是所指在升空末端和接收端分别用于多个升空天线和接管天线，使信号通过升空末端与接收端的多个天线传输和接管，在不减少频谱资源和天线发射功率的情况下，可以成倍的提升系统信道容量。与SAR思想有所不同，MIMO雷达是利用多发多收的天线结构等效构成虚拟世界的大孔径阵列，以取得方位向的高分辨力。而这种虚拟世界阵的构成是动态的，需要防止传统的SAR光学中不存在的运动补偿问题。故MIMO雷达在光学应用于下有其独有的优势。

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