中科院：面向智能驾驶的毫米波雷达技术_空天院_党相卫_对外.pdf

1、面向智能驾驶的毫米波雷达技术微波成像技术国家级重点实验室中国科学院空天信息创新研究院2023.3.22National Key Laboratory of Microwave Imaging Technology报告内容一、无人驾驶对毫米波雷达的需求分析二、合成孔径雷达成像技术三、我们在毫米波雷达智能感知方面的探索四、未来展望报告内容一、无人驾驶对毫米波雷达的需求分析二、合成孔径雷达成像技术三、我们在毫米波雷达智能感知方面的探索四、未来展望需求分析 自动驾驶是当前的研究热点，行业根据不同传感器配置分为三个派系 摄像头派（特斯拉）：秉持仿生原理，配备8颗摄像头模拟人眼视力，摒弃毫米波雷达 激光雷

2、达派（Waymo）:发挥谷歌资本实力，配置5颗昂贵激光雷达、总体价格昂贵 毫米波雷达派（小鹏）：国内造车新势力，采用“多颗毫米波雷达+摄像头”的硬件配置，以示多重冗余（a）特斯拉视觉方案（b）Waymo激光雷达方案（c）小鹏毫米波雷达方案需求分析 全天候、真无人、全场景的自动驾驶还未真正实现 恶劣天气环境 特殊场景、消防救援、智能矿山（a）恶劣气候条件（b）特殊应用场景需求分析 单一传感器难以满足全场景的要求 毫米波雷达具有全天时、全天候特性是当前感知重要传感器CameraLiDARRadar信息量信息量距离测量距离测量能力能力速度测量速度测量能力能力角度分辨能力角度分辨能力特征识别能力特征识

3、别能力检测检测距离距离视场视场FOV全天候工作全天候工作体积重量体积重量优势优势成本成本优势优势（a）毫米波雷达（b）相机（c）激光雷达需求分析 传统3D毫米波多用于L2辅助驾驶 角分辨不足、作用距离有限 点云稀疏且忽略静态物体 缺乏测高能力 4D毫米波成像雷达全方位提升雷达性能（b）4D毫米波雷达（c）4D毫米波雷达成像结果（a）L2辅助驾驶需求分析 特斯拉HW4.0或将接入4D毫米波雷达 因“幽灵刹车”现象，抛弃了毫米波雷达，提出纯视觉方案 HW 4.0硬件系统中，特斯拉配置了一枚高精度4D毫米波雷达，可探测高度，作用与激光雷达类似，但价格更低，并且该毫米波雷达更有利于应对恶劣天气 特斯拉

4、“重拾”雷达方案也表明，当前纯视觉方案还难以满足安全冗余需求 视觉方案高度依赖于现有的目标模型库，且容易受到强光等极端环境影响，对白色物体的识别能力也比较弱，会错误地把卡车的白色货厢识别成了天空（a）HW4.0（c）特斯拉事故（b）毫米波雷达需求分析 4D毫米波成像雷达技术途径 MIMO：级联、集成芯片、虚拟孔径 新体制、新技术：合成孔径 目前4D毫米波雷达还位于发展的早期，还存在诸多问题 技术及工程层面的难题、缺乏国家标准、性价比还不够高（a）级联（b）集成芯片（c）虚拟孔径报告内容一、无人驾驶对毫米波雷达的需求分析二、合成孔径雷达成像技术三、我们在毫米波智能感知方面的探索四、未来展望合成孔

5、径雷达概念合成孔径雷达特点 合成孔径雷达（SAR）是微波成像对地观测的主要手段 有一个显著优势，就是能够“穿云破雾”，“黑夜”也能成像 SAR的分辨率不受距离影响 在飞行中多频次向同一目标区域发射电磁波，采集每次发射信号的回波并进行数据分析合成，达到多个雷达天线等效为一个天线观测的效果，最终合成一幅影像全天时全天候微型合成孔径雷达 中科院空天院持续开展微型SAR技术的研究，突破了微型SAR系统体制、成像处理、新工艺等一系列关键技术，在微型SAR技术方面取得了一系列研究成果Ka波段微型SAR2008年国内首个ku波段微型SAR研制成功FMCW SAR原理样机研制成功“极化干涉微型SAR”研制成功

6、，首次完成1:2000比例尺测图2011年年海洋船载无人机挂飞成功，实现实时成像2012年年国内首个Ka波段微型SAR研制成功2014年年2018年年实时干涉无人机微型SAR首飞成功Ku波段微型SAR，突破了LTCC高密度集成技术基于通用仪器的原理样机系统2016年年P、L、X波段微型SAR首飞成功2017年年2020年年脉冲体制微型SAR首飞成功，实现实时成像Ku波段脉冲体制微型SAR实时干涉无人机微型SAR成像结果Ku微型SAR影像成像结果大门口的字体和汽车在雷达图像上可以识别辨认 三维成像技术SAR干涉干涉SARSAR三维三维SARSAR三维SAR