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實現自動化駕駛 車用雷達測試大解密
未來汽車不可或缺

【作者: 王岫晨】   2023年04月24日 星期一

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車用雷達是一種主要用於行車安全系統的雷達技術,透過發射和接收電磁波來感知前方或周圍環境中的物體,進而可以提供車輛運動控制和碰撞防護等功能。


自動駕駛的實現


圖一 : 車用雷達是未來汽車不可或缺的感測技術,將大幅度提高汽車行駛安全性和能效,並實現自動駕駛等重要功能。
圖一 : 車用雷達是未來汽車不可或缺的感測技術,將大幅度提高汽車行駛安全性和能效,並實現自動駕駛等重要功能。

在未來汽車發展中,車用雷達將扮演非常重要的角色。車用雷達可以提高行車安全性,幫助汽車實現自動煞車、自動跟車、車道偏移警告等功能,減少交通事故的發生率。另外針對自動駕駛的實現,車用雷達可以對周圍環境進行精確感知,並將資訊傳遞給汽車的中央控制系統,進而實現自動駕駛。


車用雷達通常使用毫米波(millimeter-wave)頻段,其中最常見的是77GHz和24GHz等頻率。77GHz的毫米波頻段具有較高的解析度和探測靈敏度,可以更精確地識別和跟蹤靜止或緩慢移動的目標;而24 GHz的毫米波頻段則擁有較大的探測範圍和穿透力,可以更有效地識別和跟蹤高速移動的目標。此外,還有一些車用雷達採用了其他頻段,如60GHz和94GHz等,以滿足不同應用場景的需求。


目前,車用雷達的應用發展正處於快速成長的階段,重要的發展趨勢有如下幾點。


●高精度:現代車用雷達已經實現了毫米等級的測距精度,並逐漸提高測速、角度和方向等精度要求。


●多波束:為了提高雷達的檢測能力和響應速度,車用雷達逐漸向多波束雷達(Multi-Beam Radar)方向發展,來實現更高效、更靈活的多目標跟蹤。


●多模式:針對不同安全應用場景的需求,車用雷達正朝向多模式雷達(Multi-Mode Radar)發展,包括短距離雷達、長距離雷達、高解析度雷達等不同模式,以實現全方位的車輛感知和防撞保護。


●高整合:為了進一步提高安全系統的效能和可靠性,車用雷達正與其他感測器,例如鏡頭、超聲波、雷射雷達等進行整合,實現多模態的感知,以此提供更全面、更準確的車輛環境感知與控制。


測試挑戰

車用雷達採用了毫米波,其測試的重點針對不同的應用場景和需求,可能會有所不同。目前車用雷達的測試重點通常包括以下幾個面向:


●探測範圍和靈敏度:測試雷達探測目標的最遠距離、最小探測尺寸和探測靈敏度等指標,以確保其滿足設計要求和實際應用需求。


●目標識別和跟蹤能力:測試雷達對不同目標的識別和跟蹤能力,包括靜止目標、緩慢移動目標和高速移動目標等。


●抗干擾性能:測試雷達在不同干擾環境下的抗干擾能力,包括天氣干擾、多目標干擾和電磁干擾等。


●工作穩定性和可靠性:測試雷達的工作穩定性和可靠性,包括長時間工作的運行情況、溫度變化對性能的影響等。


●雷達與車輛其他系統的整合:測試雷達與車輛其他系統(如控制系統、煞車系統等)的整合情況,以確保其正確運作和協調運行。



圖二 :  國際汽車工程師學會制定的自動駕駛等級
圖二 : 國際汽車工程師學會制定的自動駕駛等級

車用雷達在測試層面上,包含了許多挑戰。例如要針對多種目標特性進行測試。一般來說,車用雷達需要在不同天氣、照明、速度等條件下識別和跟蹤不同形狀、尺寸、反射率的目標,這使得測試變得複雜且耗時。而複雜環境也造成了測試上不小的挑戰,車用雷達需要在複雜的環境中工作,如城市交通、高速公路等,這些環境中充滿了多種不同尺度、形狀和移動速度的目標,測試工作的難度加大。


另外還有高昂的測試成本,車用雷達測試需要使用昂貴的測試設備和大量的人力和物力投入,這增加了測試成本和時間。而車用雷達的測試需要產生大量的數據,這些數據需要進行有效的分析和處理,有些測試數據難以分析,就難以以評估雷達的性能。另外還包括了車用雷達的安全問題,例如在進行車用雷達的測試時,需要注意到測試過程對路上其他交通參與者的安全產生的影響,必須採取相應的安全措施。目前車用雷達的測試正面臨著許多挑戰,需要一一克服這些挑戰,以確保雷達的性能和可靠性。


表一 車用雷達測試解決方案供應商特色分析:

安立知

Keysight

NI

多樣化產品線:安立知的產品線包括 24GHz、77GHz 和 79GHz 頻段的雷達產品,覆蓋了車輛自動駕駛、高速公路測速、停車輔助等多個應用場景。

全方位解決方案:安立知的雷達產品搭載了專利的微波相控陣列技術,可實現高分辨率、高靈敏度的目標檢測和跟蹤。同時,安立知提供全方位的車用雷達解決方案,包括雷達硬體、雷達信號處理軟體、雷達驅動算法等。

良好的合作關係:安立知與多家國際知名的車載系統供應商和車廠建立了合作關係,有利於安立知的產品在車載市場得到更廣泛應用。

良好的客戶服務:安立知提供完善的售前和售後服務,並提供技術支援、培訓和技術諮詢等服務,以確保客戶滿意度和產品品質。

全方位的車用雷達測試解決方案:Keysight提供了全面的車用雷達測試解決方案,包括硬體、軟體和服務,從測試設計到生產驗證,從仿真到測試量測,都能提供相應的解決方案。

先進的技術和工具:Keysight的車用雷達測試產品擁有先進測試技術和工具,例如信號分析儀、示波器、頻譜分析儀等,可針對高速、高精度、高分辨率的雷達信號測試。

多年的測試經驗:Keysight在車用雷達測試領域擁有豐富的經驗,積累了大量的測試案例和應用實踐,能夠快速定位問題和提供定制化的測試方案。

全球範圍的服務網路:Keysight擁有全球範圍的服務網路,能夠提供快速和專業的售前和售後技術支援,為客戶提供高品質的服務。

靈活的軟硬體平台:NI提供靈活的軟硬體平台,包括LabVIEW軟體、PXI硬體、標準化車用雷達測試軟體套件等,能夠實現快速定制化的測試方案。

多種信號產生與分析工具:NI提供多種信號產生與分析工具,如RF信號發生器、頻譜分析儀、示波器等。

完整的車用雷達測試生態鏈:NI提供完整的車用雷達測試生態鏈,從測試設計到生產和驗證,從仿真到測試和量測,都能提供相應的解決方案,並支援多種車用雷達技術,如77GHz、24GHz等。

豐富的經驗和專業知識:NI擁有豐富的經驗和專業知識,並積累了大量的測試案例和應用實踐,能夠快速定位問題和提供定制化的測試方案。


結語

車用雷達是現代汽車中越來越常見的一種感測技術,它可以透過發射雷射或者微波信號,接收回波資訊來感知周圍環境。除了大幅提高汽車的行駛安全性和能效,並實現自動駕駛等重要功能。


透過車用雷達,在行駛中對周圍環境進行精確感知,可以使汽車實現更加精確的行駛路線規劃,降低能源消耗,提高車輛能效。汽車將會越來越依賴雷達技術,實現高度自動化的行駛。展望未來,車用雷達的應用發展趨勢將會朝著高精度、多波束、多模式和整合化方向發展,並在自駕車、智能車輛等領域發揮越來越重要的作用。


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