汽车无人机避障毫米波雷达传感器技术原理与应用，众所周知，雷达使用电磁波，决定了微波雷达不同于超声波、声纳等其他方法。电磁波是交变电磁场，在自由空间传播。电磁场的交变频率决定了雷达的基本属性。当然，波长和频率是一个等效的概念。电磁波根据频率有几个典型的频带：平时使用的无线电不到300Mhz频段，主要是AM，FM广播使用。微波频段是通信和雷达使用的主要频段，这是一个非常宽的频段，有300Mhz--300GHz，毫米波是微波的一个子频段。你可以看到的是，可见光、红外、激光等，这些也是一种电磁波，但由于频率的不同，它与微波频段的特性有很大的不同。
所以基于可见光、红外、或者激光的方法一般不叫雷达，虽然激光的机理可能和雷达差不多。那么不同频段的电磁波有什么主要区别呢？这是以下特征。当电磁波在空间中传播时，它传播的介质发生变化，反射就会发生、吸收、透射、衍射等现象。不同频段的电磁波，这些现象的比例差别很大。
所以我们知道无论是雷达、主动红外、激光雷达是基于反射的特性，不同频率的电磁波在反射特性上有很大的差异，一方面取决于介质，即反射表面的材料。例如，金属材料更容易反射微波，水主要吸收电磁波，所以我们很少在水下使用雷达。与此同时，这种反射.透射性和其他特性也取决于电磁波的频率。例如，我们的广播通常可以在房子里收到，但它们也可以在房子里收到，但是wifi隔几堵墙可能很弱，红外线和光线可能不会通过一张纸。这是因为波长越长，越容易发生透射和衍射，波长越短，就越容易反射。
一般来说，如果电磁波波长与介质尺寸的关系大于，则容易通过和衍射，如果小于，则容易反射。当然，这里特别是射线，因为它基本上是粒子属性，所以它不能被视为波。我们要讲的毫米波波长是1cm到1mm在此之间，波长非常短，靠近太赫兹或红外线，但比两者要长得多波长很难早期开发，大约十年后才使用。
正如我们刚才所说，我们现在可以用来通信和处理的电磁波频率越来越高，现在我们谈论太赫兹、可见光通信。毫米波雷达传感器波段30-300GHz，频率很高，但是这个频段很多频率区域的电磁波在空气中很容易被水分子传播、氧气吸收，所以可以使用几个典型的频段，即这里列出的24、60、77、120GHz。当然24GHz特别是，严格来说，他不是毫米波，因为它的波长是1cm左右。但它是开始一个被使用的。现在各国都把24GHz可民用划出，777GHz分为汽车防撞雷达，24Ghz它也一开始用于汽车。
毫米波雷达传感器不同于无线电和低频微波，因为它的波长很短。根据刚才提到的反射特性，首先非常接近光的传播特性，可以更好地反射较小的反射面(物体)。另外，由于频率高，可调带宽非常大。另外，我们稍后会说，因为波长很短，天线可以很小。但由于波长小，在空间传播中容易被阻挡和吸收，因此其作用距离不能太远。当然，与其他波段相比，这种距离一般为1km以内。
毫米波雷达传感器可以检测测距、测速和角度，我们知道雷达是一种发射电磁波并通过检测回波来检测目标是否有远近的电子装置，主动红外激光是一样的。毫米波和大多数微波雷达一样，有波束的概念，即发射的电磁波是锥形波束，而不是激光线。这是因为这个波段的天线主要是电磁辐射，而不是光粒子发射。雷达和超声波是一样的，这种波束导致了它的优缺点。优点，可靠，因为反射面大，缺点是分辨率不高。毫米波雷达能检测目标吗？测距、速度测量和方位测量。
判断是否有目标很简单，判断是否有回波。测距也很简单，都是基于TOF原理，但我们说电磁波的传播速度是光速，所以这带来了一定的挑战。刚才我们说毫米波雷达太远，比如我们说汽车或无人机，那么探测距离很近，回波和发射波间隔很短，所以一般不适合使用简单的发射脉冲，所以现在主要使用FMCW方式较多。
毫米波雷达传感器测速和普通雷达一样，有两种方法，一种是基于普通雷达dopler原理是当发射的电磁波与被检测目标相对移动时、回波的频率与发射波的频率不同。目标相对于雷达的移动速度可以通过检测这个频率差来测量。但是这种方法无法检测到切向速度，第二种方法是通过跟踪位置微分得到速度。
后一个是毫米波雷达的侧向。雷达对目标方向的探测主要基于一种方法，即使用较窄的波束。因为当目标出现在波束中时，我们通常无法判断目标在波束中的具体方向，所以我们必须缩小波束，当然好像激光一样，但这很困难。所以缩小波束缩小波束的方法有几种，一种使用方向天线，如喇叭天线或镜头天线。另一种方法是使用多个天线+阵列信号处理方法。对于毫米波雷达传感器，由于波长很短，我们做很多天线的成本很小（这个成本是指价格、尺寸)，所以毫米波雷达使用阵列天线形成窄波束。它能有多窄？例如，3度和5度是汽车中常用的。当然，这不能和激光相比，但已经很好了。
民用毫米波雷达传感器技术的一个应用方向是汽车应用，约199X年年，毫米波雷达被用于汽车ACC功能(自适应巡航)，也就是高速跟着前面的车跑，他慢你慢，他快你快，保持一定的距离。这取决于毫米波长超过200米的距离检测功能，其他手段很难做到。后来发展成防撞、盲区检测等其他功能，但该技术一直非常昂贵，直到2012年，芯片级毫米波射频芯片才出现，该技术的门槛降低，所有应用程序都打开了一个窗口。
毫米波雷达一般有几个组成部分：天线、射频、基带、还有可能的控制层。
我们一个接一个地说，先是天线。刚才我们说毫米波雷达波长几毫米，因为天线尺寸和波长相同，所以毫米波雷达天线可以很小，所以可以使用多个天线形成阵列天线，达到窄波束的目的，随着天线数量的增加，波束可以很窄。另一个因素是，由于波长很小，毫米波可以使用一个”微带贴片天线“这就是图片中的样子，在图片中，pcb板上的ground在层上铺几条微带线，就可以做天线了。这种导致毫米波雷达的天线可以做成pcb板。和大家常见的一样wifi和蓝牙的pcb天线非常相似。当然，由于毫米波的频率很高，所以通常需要高频板。
毫米波雷达传感器的数字信号处理部分。这部分是一些算法，主要包括阵列天线波束形成算法、信号检测、测量算法、分类和跟踪算法。这不是开始的，因为涉及的面太多了。雷达的原理很简单，但要做好，努力就应该在这个地方。此外，还有一些制造商的解决方案，是从射频带基带集成的解决方案，我们可以预测，在不久的将来，集成程度将更高，然后是单芯片解决方案。
汽车毫米波雷达传感器技术
由于毫米波雷达距离长，可靠性高，不受光线和灰尘的影响，与相机相比，距离超过150米的特点要好得多。与激光相比，大约千元的价格也大大赢了。所以它仍然是主流技术。当然，我们刚才提到它的分辨率略低，所以与相机的融合必然是一种趋势。当然，激光雷达正在努力进行技术创新，希望降低价格。由于技术和价格的迅速普及，只有超过50万辆毫米波雷达，现在超过10万辆汽车也慢慢开始安装，telsa这样ADAS也开始从汽车雷达制造商那里挖掘技术总监，并于9月份开始组装到电动汽车上。可以看出，毫米波雷达在汽车中的应用仍然是主流技术。
无人机毫米波雷达传感器技术
我们常说汽车和无人机其实很像：高速移动，安全，高速，必然要求，探测距离足够远，安全性，必然要求检测方法的鲁棒性，而且受环境影响小。当然，在某些应用中，无人机的环境比汽车复杂一点。毫米波雷达已广泛应用于无人机中。
它在无人机中的一个应用，也是目前市场上大的，是植保无人机的定高应用。我们知道gps气压计测量海拔，植物保护期间，无论地面和植被是否起伏，我们都希望无人机在作物上方固定高度飞行。这也被称为模拟飞行。这个应用程序有很多解决方案，比如超声波、激光、红外线、眼睛等等。但由于大多数植物保护环境很差，灰尘很大，水雾很大，超声波和基于光学的超声波会受到很大的干扰。
目前，基于毫米波雷达传感器技术的高度计是稳定的。首先，它可以穿透灰尘和水雾，基本上不受干扰。基于波束，而不是点反射，高度只是反映了植被叶片的高度。
无人机的第二个应用是避障
这也是一个争夺各种传感器的战场。但我们说毫米波雷达具有不受光影响、工作距离大、可靠等优点，在军用有人机、汽车、无人机等方面得到证明。当然，雷达的分辨率确实很低。但我们说过，由于阵列天线的优势，这可以大大提高，3-5度的分辨率是可能的。因此，我们说毫米波雷达有很大的调整空间，如波束宽度、工作距离、价格等。我们相信毫米波雷达在无人机测高和避障方面有明显的优势，但也有光学需要补充的地方。因此，我们提出了这样一个架构，使用毫米波雷达进行360度避障和高度测量。当然，在这种架构下，还需要更强的飞控处理平台和技术。