2月7日，“助力智慧交通——‘中國芯’新一代高頻高性能超距毫米波雷達(dá)新技術(shù)新成果發(fā)布會”在北京舉行。新一代高頻高性能超距毫米波雷達(dá)由河北交通投資集團(tuán)有限公司、北京理工大學(xué)、中國公路學(xué)會科技成果轉(zhuǎn)化中心聯(lián)合發(fā)布。

據(jù)介紹，此次發(fā)布的新一代高頻高性能超距毫米波雷達(dá)由河北交通投資集團(tuán)聯(lián)合北京理工大學(xué)毛二可院士創(chuàng)新團(tuán)隊(duì)研發(fā)，在技術(shù)上實(shí)現(xiàn)了遠(yuǎn)距離、全覆蓋、高可靠、高精度、多場景等突破，它首次采用國產(chǎn)94GHz毫米波雷達(dá)芯片；探測縱向距離達(dá)1200米以上，橫向覆蓋范圍達(dá)50米，精度高、抗干擾能力強(qiáng)，有效解決了傳統(tǒng)毫米波雷達(dá)遠(yuǎn)距探測能力不足的問題，對促進(jìn)車路協(xié)同、打造現(xiàn)代化智慧交通具有重要意義。

自主研發(fā)，實(shí)現(xiàn)新突破

河北交通投資集團(tuán)有限公司聚焦科技領(lǐng)軍企業(yè)的職責(zé)定位，大力展現(xiàn)科技活力和奮進(jìn)姿態(tài)，助力推動智慧交通發(fā)展，培育新動能、實(shí)現(xiàn)新突破。

2020年，河北交通投資集團(tuán)有限公司成功研發(fā)77GHz千米超距毫米波雷達(dá)，將單體雷達(dá)探測距離由200-500米提升至1000米。2021年在雄安新區(qū)160公里的對外骨干路網(wǎng)規(guī)模化應(yīng)用，穩(wěn)定可靠的精準(zhǔn)感知能力和雷視融合成效得到業(yè)界認(rèn)可。

當(dāng)前汽車?yán)走_(dá)普遍采用79-81GHz，在這一頻段，汽車和路側(cè)雷達(dá)同頻，若雷達(dá)抗干擾能力不強(qiáng)，易形成相互干擾，從而制約了車路協(xié)同技術(shù)的進(jìn)一步發(fā)展。因此為探索車-路高質(zhì)量協(xié)同發(fā)展之路，河北交通投資集團(tuán)聯(lián)合北京理工大學(xué)毛二可院士創(chuàng)新團(tuán)隊(duì)在國內(nèi)率先完成新一代94GHz超距毫米波雷達(dá)的研發(fā)。

射頻芯片是雷達(dá)的核心元器件。研發(fā)團(tuán)隊(duì)開展了94GHz多通道收發(fā)毫米波雷達(dá)芯片集成設(shè)計(jì)、流片工藝和封裝工藝等關(guān)鍵技術(shù)研究，創(chuàng)新性采用硅基和化合物異質(zhì)集成封裝技術(shù)，實(shí)現(xiàn)了92～96GHz寬頻帶毫米波雷達(dá)芯片自主可控。

遠(yuǎn)距離、全覆蓋、高可靠、高精度

為優(yōu)化智慧高速建設(shè)成本，遠(yuǎn)距離探測一直是雷達(dá)的研究熱點(diǎn)。現(xiàn)有雷達(dá)多采用調(diào)頻連續(xù)波體制，通過發(fā)射多個重復(fù)脈沖序列，在距離速度二維頻譜上獲得相參積累增益，能量積累效果有限。對此，創(chuàng)新團(tuán)隊(duì)基于MIMO體制雷達(dá)波形設(shè)計(jì)理念及準(zhǔn)則，創(chuàng)新性采用復(fù)雜MIMO波形組合及跨域相參積累信號處理方法，進(jìn)一步提高了測速精度和數(shù)據(jù)刷新率，將雷達(dá)探測距離范圍提升至了1200米以上，實(shí)現(xiàn)了對目標(biāo)的高精度、遠(yuǎn)距離的實(shí)時跟蹤。

隨著經(jīng)濟(jì)社會的高速發(fā)展，汽車保有量逐年攀升，10、12車道等高速公路進(jìn)入發(fā)展的行列，94GHz超距毫米波雷達(dá)進(jìn)一步擴(kuò)大了檢測視角，橫向覆蓋范圍達(dá)50m，同時增加俯視探測能力，可滿足雙向12車道大場景無盲區(qū)目標(biāo)檢測要求。

高可靠方面，94GHz超距毫米波雷達(dá)采用復(fù)雜波形編碼、目標(biāo)參數(shù)高分辨估計(jì)等技術(shù)，有效解決了復(fù)雜交通場景、超密集電磁環(huán)境等雷達(dá)同頻相互干擾、檢測失真等問題。雷達(dá)工作溫度-40℃～+85℃、防護(hù)等級為IP67，在高溫低寒、雨雪等惡劣天氣情況下，仍可保持穩(wěn)定探測性能，支撐實(shí)現(xiàn)道路全天時、全天候通行。

高精度方面，超距毫米波雷達(dá)采用近端大視角寬波束和遠(yuǎn)端高增益窄波束相結(jié)合的方式，實(shí)現(xiàn)近端、遠(yuǎn)端同時保持0.2m的定位精度，實(shí)時輸出目標(biāo)的速度、位置、車輛類型等信息，目標(biāo)單次掃描處理時延低于70ms，同時滿足高傳輸功率和大工作帶寬，在距離、速度、角度分辨率及精度方面相較于現(xiàn)在使用的24G和80GHz雷達(dá)有明顯優(yōu)勢。

打通全域數(shù)據(jù) 實(shí)現(xiàn)多場景應(yīng)用

超距毫米波雷達(dá)不受場景應(yīng)用限制，可全天時全天候超視距感知交通狀態(tài)，當(dāng)前實(shí)現(xiàn)的場景包括正常路段的高速車輛目標(biāo)監(jiān)測、擁堵場景下低速乃至停車的探測 ，實(shí)現(xiàn)重點(diǎn)車輛跟蹤、危險駕駛行為監(jiān)測和預(yù)警，全域事件檢測及事故智能跟蹤，雷達(dá)視頻感知聯(lián)動等場景，適用于直路、彎路、匝道、跨線橋、樞紐互通等多場景安裝，實(shí)現(xiàn)智慧高速全天時、全天候、全路段實(shí)時監(jiān)控，為全天候交通出行提供基礎(chǔ)數(shù)據(jù)支撐。

具體來說，該雷達(dá)在交通運(yùn)輸領(lǐng)域主要有以下四大應(yīng)用場景：一是全域事件檢測。超距毫米波雷達(dá)組網(wǎng)后可實(shí)現(xiàn)全路段波束覆蓋，通過采集車輛定位信息，分析車輛行駛狀態(tài)，瞬時判別事故事件信息，在更短時間內(nèi)實(shí)施有效的事故應(yīng)急救援。同時雷達(dá)可判斷異常停車、超速行駛、壓線變道、逆行等危險駕駛及交通違法行為；識別交通擁堵等道路狀況，為交通治理提供便利，為提升道路暢通提供數(shù)據(jù)支持；二是強(qiáng)電磁干擾環(huán)境目標(biāo)檢測。94GHz超距毫米波雷達(dá)實(shí)現(xiàn)了交通與車載雷達(dá)頻段的大幅度區(qū)分，規(guī)避車路間電磁干擾。此外，進(jìn)一步設(shè)計(jì)基于脈間頻率捷變，實(shí)現(xiàn)波形分集，抑制交通雷達(dá)間的電磁互擾，極大提高智慧交通復(fù)雜密集電磁環(huán)境中的抗干擾性能，提升了車端、路端數(shù)據(jù)的準(zhǔn)確性，消減了安全隱患。三是車路協(xié)同融合感知。當(dāng)服務(wù)于智能網(wǎng)聯(lián)車輛時，該雷達(dá)以超低時延功能將雷達(dá)探測數(shù)據(jù)發(fā)送至車端，協(xié)助L3、L4級智能網(wǎng)聯(lián)車輛提高周邊態(tài)勢感知和分析能力，實(shí)現(xiàn)避碰、車道級導(dǎo)航、危險預(yù)警等功能。當(dāng)服務(wù)于非智能網(wǎng)聯(lián)車輛時，借助雷達(dá)實(shí)時傳輸?shù)某暰喔兄畔?，?shí)現(xiàn)車道級定位和智慧駕駛引導(dǎo)，對事故車道、施工車道、危險路段提前研判，提升車、人、路、物信息獲取能力，保障更便捷、更安全、更綠色的出行。四是無盲區(qū)全天候交通狀態(tài)感知。新一代94GHz超距毫米波雷達(dá)在俯仰探測維度采用波束賦形技術(shù)，在解決常規(guī)雷達(dá)“燈下黑”問題的同時，兼顧遠(yuǎn)距檢測范圍，實(shí)現(xiàn)單雷達(dá)下方無盲區(qū)感知，并通過多雷達(dá)組網(wǎng)技術(shù)，增加雷達(dá)覆蓋重疊區(qū)，進(jìn)一步提高數(shù)據(jù)可靠性。

審核編輯黃宇