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| 本文作者： 利榮 | 2018-07-21 11:47 |
*理工雷科雷達(dá)技術(shù)總負(fù)責(zé)人姚迪
在今年的百度AI開(kāi)發(fā)者大會(huì)上，百度宣布北京理工雷科電子信息技術(shù)有限公司（以下稱理工雷科）正式加入百度Apollo硬件開(kāi)發(fā)平臺(tái)。理工雷利用在軍用毫米波領(lǐng)域的技術(shù)積累，針對(duì)自動(dòng)駕駛和ADAS系統(tǒng)，研發(fā)了77GHz毫米波汽車防撞雷達(dá)。目前該雷達(dá)已經(jīng)完成了前期的各項(xiàng)功能測(cè)試，并通過(guò)了百度公司的測(cè)試，此外會(huì)在2018年的第三季度完成批量化生產(chǎn)測(cè)試解決方案，到第四季度開(kāi)始進(jìn)行小批量生產(chǎn)。
理工雷科成立于2009年，以毛二可院士創(chuàng)新團(tuán)隊(duì)為主導(dǎo)，是工信部和北京理工大學(xué)批復(fù)成立的學(xué)科性公司。公司主要業(yè)務(wù)包括雷達(dá)系統(tǒng)、遙感測(cè)控、衛(wèi)星導(dǎo)航、數(shù)字系統(tǒng)、模擬仿真、安全存儲(chǔ)六大塊業(yè)務(wù)。
“公司注冊(cè)資本2000萬(wàn)元，北京理工大學(xué)科技成果作價(jià)600萬(wàn)元入股，教師團(tuán)隊(duì)及公司員工現(xiàn)金出資1400萬(wàn)元，該公司的主要特點(diǎn)一是教授投錢(qián)、團(tuán)隊(duì)創(chuàng)業(yè)；二是教授在公司的工作不是干私活而是務(wù)正業(yè)，”姚迪對(duì)新智駕道。
理工雷科是上市公司雷科防務(wù)的全資子公司，雷科防務(wù)的前身是常發(fā)股份，成立于2002年，公開(kāi)資料顯示，常發(fā)股份主營(yíng)業(yè)務(wù)主要為冰箱、空調(diào)用蒸發(fā)器、冷凝器以及鋁板（箔）、銅管的生產(chǎn)和銷售。近年來(lái)，公司多次并購(gòu)實(shí)現(xiàn)了業(yè)務(wù)轉(zhuǎn)型。
2015年6月，常發(fā)股份完成理工雷科100%股權(quán)的收購(gòu)，并更名雷科防務(wù)，進(jìn)入軍工電子信息產(chǎn)業(yè)，業(yè)務(wù)范圍拓展至嵌入式實(shí)時(shí)信息處理、復(fù)雜電磁環(huán)境測(cè)試與驗(yàn)證及評(píng)估、北斗衛(wèi)星導(dǎo)航及雷達(dá)等業(yè)務(wù)領(lǐng)域；2016年1月，公司完成對(duì)成都愛(ài)科特科技發(fā)展有限公司100%股權(quán)的收購(gòu)；2016年7月，公司完成對(duì)西安奇維科技有限公司100%股權(quán)的收購(gòu)，公司主營(yíng)業(yè)務(wù)新增嵌入式計(jì)算機(jī)、固態(tài)存儲(chǔ)等業(yè)務(wù)。
業(yè)務(wù)轉(zhuǎn)型后，軍用級(jí)產(chǎn)品的團(tuán)隊(duì)轉(zhuǎn)換成民用商業(yè)化上，會(huì)有怎樣的思考？姚迪告訴雷鋒網(wǎng)新智駕，最需要改變的是思路上的變化和降低成本的考慮。
姚迪舉例道：“做軍用和民用產(chǎn)品，用到的核心技術(shù)是相同的，但是在不同的思路下，會(huì)產(chǎn)生不同的效果，其次成本是關(guān)鍵，對(duì)于軍用系統(tǒng)可以采用降低元器件成本的方式；而降低民用系統(tǒng)成本則需要對(duì)產(chǎn)品進(jìn)行重新設(shè)計(jì)。”
*理工雷科77Ghz毫米波雷達(dá)
姚迪告訴雷鋒網(wǎng)新智駕，理工雷科的77Ghz雷達(dá)新品有幾個(gè)特點(diǎn)：
能夠檢測(cè)前方0.3-195m之內(nèi)的障礙物，并給出障礙物的三維信息；
LRR+MRR多功能雷達(dá)方案，能實(shí)現(xiàn)一體化兼容；
相同指標(biāo)下，采用MIMO虛擬孔徑技術(shù)僅需要2*TX+8*RX；
基于譜估計(jì)的復(fù)雜場(chǎng)景和多特征分層障礙識(shí)別，達(dá)到較高角分辨率能力。
在今天快速發(fā)展的汽車領(lǐng)域，多種傳感器融合是未來(lái)汽車電子發(fā)展的必然趨勢(shì)。其中，毫米波雷達(dá)因其傳輸距離遠(yuǎn)，在傳輸窗口內(nèi)大氣衰減和損耗低，穿透性強(qiáng)，可以滿足車輛對(duì)全天氣候的適應(yīng)性的要求，并且因毫米波本身的特性，決定了毫米波雷達(dá)傳感器器件尺寸小、重量輕以及成本適中。
因此，毫米波雷達(dá)很好地彌補(bǔ)了如紅外、激光、超聲波、攝像頭等其他傳感器，在車載應(yīng)用中，率先成為ADAS系統(tǒng)和自動(dòng)駕駛的主要傳感器。國(guó)內(nèi)外主流汽車毫米波雷達(dá)頻段為24GHz（用于短中距離雷達(dá)，15-30m）和77GHz（用于長(zhǎng)距離雷達(dá)，100-200m），其中77GHz毫米波雷達(dá)是汽車前向遠(yuǎn)程探測(cè)的主流方案。
據(jù)雷鋒網(wǎng)新智駕了解，Apollo硬件平臺(tái)上，目前已經(jīng)接入了15家硬件合作伙伴，為開(kāi)發(fā)者提供智能硬件一體化解決方案。姚迪表示，該雷達(dá)主要用于感知智能駕駛汽車的周邊環(huán)境，為智能駕駛汽車提供前向防撞功能，實(shí)現(xiàn)了LRR（遠(yuǎn)距探測(cè)）+MRR（近距探測(cè)）一體化兼容設(shè)計(jì)，最大探測(cè)距離達(dá)到了195m，測(cè)速范圍為-90km/h~+200km/h。同時(shí)姚迪說(shuō)道，為了實(shí)現(xiàn)更小的體積尺寸，符合智能駕駛汽車的安裝，該毫米波雷達(dá)采用MIMO虛擬孔徑技術(shù)，使整個(gè)雷達(dá)的尺寸縮小到了173x87x46mm，重量?jī)H有450g。
硬件平臺(tái)方面，77GHz毫米波雷達(dá)開(kāi)發(fā)及應(yīng)用主要取決于前端射頻芯片性能，高頻段多芯片方案導(dǎo)致設(shè)計(jì)、調(diào)試復(fù)雜，開(kāi)發(fā)難度較大。姚迪表示，雖然芯片目前用的是外部廠家NXP和加特蘭的，但在基帶芯片上公司具備研發(fā)能力，之前已經(jīng)有自主的北斗基帶芯片和星載抗輻照基帶芯片，汽車?yán)走_(dá)基帶芯片正在自主研發(fā)中。
軟件架構(gòu)方面，毫米波雷達(dá)通過(guò)整車的CAN網(wǎng)絡(luò)，實(shí)現(xiàn)與整車的通信和控制。毫米波雷達(dá)通過(guò)接收反射回來(lái)的雷達(dá)波進(jìn)行數(shù)據(jù)采集，并將回波信號(hào)進(jìn)行識(shí)別與處理，經(jīng)過(guò)內(nèi)部軟件算法運(yùn)算，識(shí)別前方目標(biāo)，根據(jù)車輛當(dāng)前的行駛狀況，毫米波雷達(dá)控制器得出相應(yīng)的決策，進(jìn)而控制儀表作出相關(guān)顯示，以及控制車輛完成加速或制動(dòng)等操作，姚迪接著說(shuō)道。
角分辨率方面，姚迪表示，基于多發(fā)/多收（MIMO）原理的虛擬陣列構(gòu)造方法，毫米波雷達(dá)在外形約束下，通過(guò)多發(fā)多收陣元結(jié)構(gòu)配置、陣元波束配置等，聯(lián)立獲得收發(fā)雙向窄波束以及最大系統(tǒng)自由度。具體來(lái)說(shuō)，利用寬波束收發(fā)完成方位角度的寬覆蓋，在數(shù)字端完成虛擬陣列及多波束形成，并使用角度超分辨算法，提高方位角度分辨率與估計(jì)精度。
試驗(yàn)測(cè)試方面，理工雷科毫米波雷達(dá)完成了暗室半實(shí)物仿真測(cè)試和車載城市道路與高速公路動(dòng)態(tài)測(cè)試，并在美國(guó)加州完成了Apollo的數(shù)據(jù)對(duì)接和相關(guān)測(cè)試。雷鋒網(wǎng)新智駕了解到，在與Apollo配適過(guò)程中，已經(jīng)完成數(shù)據(jù)采集及初步測(cè)試，相關(guān)驅(qū)動(dòng)也已合并入GitHub主分支，后續(xù)的測(cè)試過(guò)程正在進(jìn)行中。
另外理工雷科的毫米波汽車防撞雷達(dá)還在其他L2/L3級(jí)智能駕駛汽車平臺(tái)上實(shí)現(xiàn)了多傳感器融合，進(jìn)行了自動(dòng)駕駛功能的測(cè)試。姚迪表示，截止目前，毫米波汽車防撞雷達(dá)已經(jīng)完成了18700km+的路試實(shí)驗(yàn)，在L2/L3級(jí)智能駕駛汽車平臺(tái)上也累計(jì)進(jìn)行了10000km+的路試實(shí)驗(yàn)，計(jì)劃到2018年年底完成30000km+的路試實(shí)驗(yàn)。
一直以來(lái)，激光雷達(dá)因能對(duì)周圍環(huán)境實(shí)現(xiàn)3D感知而備受自動(dòng)駕駛主流者的喜愛(ài)。但是激光雷達(dá)、攝像頭和超聲波傳感器，都容易受惡劣天氣環(huán)境影響導(dǎo)致性能降低甚至失效（惡劣天氣環(huán)境往往是事故高發(fā)的主要原因），因而都存在“致命”缺陷。
這個(gè)時(shí)候，毫米波雷達(dá)憑借其可穿透塵霧、雨雪、不受惡劣天氣影響的絕對(duì)優(yōu)勢(shì)，且唯一能夠全天候全天時(shí)工作的能力，成為了智能駕駛必不可少的主力傳感器。
現(xiàn)如今越來(lái)越多的公司和供應(yīng)商投入到汽車?yán)走_(dá)系統(tǒng)研制、器件開(kāi)發(fā)和算法研究當(dāng)中。從毫米波雷達(dá)的產(chǎn)業(yè)布局來(lái)看，系統(tǒng)目前是被海外的巨頭控制著，例如大陸、博世、海拉、德?tīng)柛?、奧托立夫等，核心元器件也主要被英飛凌、德州儀器、意法半導(dǎo)體、亞德諾半導(dǎo)體等壟斷。相比于國(guó)外企業(yè)，車載毫米波雷達(dá)在國(guó)內(nèi)仍屬于起步階段。
不過(guò)，近幾年國(guó)內(nèi)也涌現(xiàn)出了一些毫米波雷達(dá)相關(guān)公司，加速了行業(yè)的發(fā)展。姚迪說(shuō)道，相對(duì)于攝像頭方面的激烈競(jìng)爭(zhēng)，毫米波雷達(dá)更有創(chuàng)新性，潛在的市場(chǎng)空間更大，機(jī)會(huì)更多，特別是77GHz雷達(dá)，未來(lái)有望成為毫米波雷達(dá)主流。
但是在天線設(shè)計(jì)上，姚迪強(qiáng)調(diào)主要有以下三個(gè)挑戰(zhàn)：
需要根據(jù)雷達(dá)產(chǎn)品本身的設(shè)計(jì)規(guī)格進(jìn)行正向設(shè)計(jì)與仿真：阻抗、增益、水平/垂直波瓣夾角等來(lái)確定微帶陣列數(shù)和陣子數(shù)量，這一個(gè)過(guò)程的數(shù)據(jù)處理非常復(fù)雜；
根據(jù)板材和天線罩材料介電常數(shù)確定線寬、線距、板厚、銅厚、表面處理工藝、間距、裝配精度要求等，這一過(guò)程的精度要求極高，失之毫厘謬以千里；
在單板面積極其有限的情況下有效布局和等長(zhǎng)走線，CPWG、SIW等；最后是燒錢(qián)的測(cè)試驗(yàn)證和射頻調(diào)優(yōu)過(guò)程。
據(jù)雷鋒網(wǎng)新智駕了解，當(dāng)前車載領(lǐng)域，毫米波雷達(dá)的產(chǎn)品形態(tài)主要有自適應(yīng)巡航雷達(dá)（ACC）、盲點(diǎn)偵測(cè)（BSD）/車道切換輔助（LCA）雷達(dá)，這些都不具備對(duì)行人檢測(cè)功能。
車載毫米波雷達(dá)要做到行人檢測(cè)，姚迪表示，首先，行人的RCS只有普通轎車的1/100，在信號(hào)頻譜上的幅度要小很多，因此雷達(dá)的信噪比需要特別穩(wěn)定，底噪抑制、收發(fā)隔離度、VCO線性度和抖動(dòng)，都需要考慮；其次，行人走動(dòng)和靜止時(shí)候的特征頻譜是可以通過(guò)數(shù)據(jù)訓(xùn)練獲得的；最后，要檢測(cè)路面上的靜止物體，需要在雷達(dá)信號(hào)處理和數(shù)據(jù)處理中，進(jìn)行地雜波的動(dòng)態(tài)抑制消除，這部分也是需要大量的反復(fù)測(cè)試驗(yàn)證。
量產(chǎn)計(jì)劃上，姚迪最后表示，今年第三季度完成自動(dòng)測(cè)試解決方案，第四季度開(kāi)展近一萬(wàn)臺(tái)的小規(guī)模生產(chǎn)，隨后會(huì)在2019年開(kāi)始后續(xù)同類新產(chǎn)品的研發(fā)工作。
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