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| 本文作者： 利荣 | 2018-07-21 11:47 |
*理工雷科雷达技术总负责人姚迪
在今年的百度AI开发者大会上，百度宣布北京理工雷科电子信息技术有限公司（以下称理工雷科）正式加入百度Apollo硬件开发平台。理工雷利用在军用毫米波领域的技术积累，针对自动驾驶和ADAS系统，研发了77GHz毫米波汽车防撞雷达。目前该雷达已经完成了前期的各项功能测试，并通过了百度公司的测试，此外会在2018年的第三季度完成批量化生产测试解决方案，到第四季度开始进行小批量生产。
理工雷科成立于2009年，以毛二可院士创新团队为主导，是工信部和北京理工大学批复成立的学科性公司。公司主要业务包括雷达系统、遥感测控、卫星导航、数字系统、模拟仿真、安全存储六大块业务。
“公司注册资本2000万元，北京理工大学科技成果作价600万元入股，教师团队及公司员工现金出资1400万元，该公司的主要特点一是教授投钱、团队创业；二是教授在公司的工作不是干私活而是务正业，”姚迪对新智驾道。
理工雷科是上市公司雷科防务的全资子公司，雷科防务的前身是常发股份，成立于2002年，公开资料显示，常发股份主营业务主要为冰箱、空调用蒸发器、冷凝器以及铝板（箔）、铜管的生产和销售。近年来，公司多次并购实现了业务转型。
2015年6月，常发股份完成理工雷科100%股权的收购，并更名雷科防务，进入军工电子信息产业，业务范围拓展至嵌入式实时信息处理、复杂电磁环境测试与验证及评估、北斗卫星导航及雷达等业务领域；2016年1月，公司完成对成都爱科特科技发展有限公司100%股权的收购；2016年7月，公司完成对西安奇维科技有限公司100%股权的收购，公司主营业务新增嵌入式计算机、固态存储等业务。
业务转型后，军用级产品的团队转换成民用商业化上，会有怎样的思考？姚迪告诉雷锋网新智驾，最需要改变的是思路上的变化和降低成本的考虑。
姚迪举例道：“做军用和民用产品，用到的核心技术是相同的，但是在不同的思路下，会产生不同的效果，其次成本是关键，对于军用系统可以采用降低元器件成本的方式；而降低民用系统成本则需要对产品进行重新设计。”
*理工雷科77Ghz毫米波雷达
姚迪告诉雷锋网新智驾，理工雷科的77Ghz雷达新品有几个特点：
能够检测前方0.3-195m之内的障碍物，并给出障碍物的三维信息；
LRR+MRR多功能雷达方案，能实现一体化兼容；
相同指标下，采用MIMO虚拟孔径技术仅需要2*TX+8*RX；
基于谱估计的复杂场景和多特征分层障碍识别，达到较高角分辨率能力。
在今天快速发展的汽车领域，多种传感器融合是未来汽车电子发展的必然趋势。其中，毫米波雷达因其传输距离远，在传输窗口内大气衰减和损耗低，穿透性强，可以满足车辆对全天气候的适应性的要求，并且因毫米波本身的特性，决定了毫米波雷达传感器器件尺寸小、重量轻以及成本适中。
因此，毫米波雷达很好地弥补了如红外、激光、超声波、摄像头等其他传感器，在车载应用中，率先成为ADAS系统和自动驾驶的主要传感器。国内外主流汽车毫米波雷达频段为24GHz（用于短中距离雷达，15-30m）和77GHz（用于长距离雷达，100-200m），其中77GHz毫米波雷达是汽车前向远程探测的主流方案。
据雷锋网新智驾了解，Apollo硬件平台上，目前已经接入了15家硬件合作伙伴，为开发者提供智能硬件一体化解决方案。姚迪表示，该雷达主要用于感知智能驾驶汽车的周边环境，为智能驾驶汽车提供前向防撞功能，实现了LRR（远距探测）+MRR（近距探测）一体化兼容设计，最大探测距离达到了195m，测速范围为-90km/h~+200km/h。同时姚迪说道，为了实现更小的体积尺寸，符合智能驾驶汽车的安装，该毫米波雷达采用MIMO虚拟孔径技术，使整个雷达的尺寸缩小到了173x87x46mm，重量仅有450g。
硬件平台方面，77GHz毫米波雷达开发及应用主要取决于前端射频芯片性能，高频段多芯片方案导致设计、调试复杂，开发难度较大。姚迪表示，虽然芯片目前用的是外部厂家NXP和加特兰的，但在基带芯片上公司具备研发能力，之前已经有自主的北斗基带芯片和星载抗辐照基带芯片，汽车雷达基带芯片正在自主研发中。
软件架构方面，毫米波雷达通过整车的CAN网络，实现与整车的通信和控制。毫米波雷达通过接收反射回来的雷达波进行数据采集，并将回波信号进行识别与处理，经过内部软件算法运算，识别前方目标，根据车辆当前的行驶状况，毫米波雷达控制器得出相应的决策，进而控制仪表作出相关显示，以及控制车辆完成加速或制动等操作，姚迪接着说道。
角分辨率方面，姚迪表示，基于多发/多收（MIMO）原理的虚拟阵列构造方法，毫米波雷达在外形约束下，通过多发多收阵元结构配置、阵元波束配置等，联立获得收发双向窄波束以及最大系统自由度。具体来说，利用宽波束收发完成方位角度的宽覆盖，在数字端完成虚拟阵列及多波束形成，并使用角度超分辨算法，提高方位角度分辨率与估计精度。
试验测试方面，理工雷科毫米波雷达完成了暗室半实物仿真测试和车载城市道路与高速公路动态测试，并在美国加州完成了Apollo的数据对接和相关测试。雷锋网新智驾了解到，在与Apollo配适过程中，已经完成数据采集及初步测试，相关驱动也已合并入GitHub主分支，后续的测试过程正在进行中。
另外理工雷科的毫米波汽车防撞雷达还在其他L2/L3级智能驾驶汽车平台上实现了多传感器融合，进行了自动驾驶功能的测试。姚迪表示，截止目前，毫米波汽车防撞雷达已经完成了18700km+的路试实验，在L2/L3级智能驾驶汽车平台上也累计进行了10000km+的路试实验，计划到2018年年底完成30000km+的路试实验。
一直以来，激光雷达因能对周围环境实现3D感知而备受自动驾驶主流者的喜爱。但是激光雷达、摄像头和超声波传感器，都容易受恶劣天气环境影响导致性能降低甚至失效（恶劣天气环境往往是事故高发的主要原因），因而都存在“致命”缺陷。
这个时候，毫米波雷达凭借其可穿透尘雾、雨雪、不受恶劣天气影响的绝对优势，且唯一能够全天候全天时工作的能力，成为了智能驾驶必不可少的主力传感器。
现如今越来越多的公司和供应商投入到汽车雷达系统研制、器件开发和算法研究当中。从毫米波雷达的产业布局来看，系统目前是被海外的巨头控制着，例如大陆、博世、海拉、德尔福、奥托立夫等，核心元器件也主要被英飞凌、德州仪器、意法半导体、亚德诺半导体等垄断。相比于国外企业，车载毫米波雷达在国内仍属于起步阶段。
不过，近几年国内也涌现出了一些毫米波雷达相关公司，加速了行业的发展。姚迪说道，相对于摄像头方面的激烈竞争，毫米波雷达更有创新性，潜在的市场空间更大，机会更多，特别是77GHz雷达，未来有望成为毫米波雷达主流。
但是在天线设计上，姚迪强调主要有以下三个挑战：
需要根据雷达产品本身的设计规格进行正向设计与仿真：阻抗、增益、水平/垂直波瓣夹角等来确定微带阵列数和阵子数量，这一个过程的数据处理非常复杂；
根据板材和天线罩材料介电常数确定线宽、线距、板厚、铜厚、表面处理工艺、间距、装配精度要求等，这一过程的精度要求极高，失之毫厘谬以千里；
在单板面积极其有限的情况下有效布局和等长走线，CPWG、SIW等；最后是烧钱的测试验证和射频调优过程。
据雷锋网新智驾了解，当前车载领域，毫米波雷达的产品形态主要有自适应巡航雷达（ACC）、盲点侦测（BSD）/车道切换辅助（LCA）雷达，这些都不具备对行人检测功能。
车载毫米波雷达要做到行人检测，姚迪表示，首先，行人的RCS只有普通轿车的1/100，在信号频谱上的幅度要小很多，因此雷达的信噪比需要特别稳定，底噪抑制、收发隔离度、VCO线性度和抖动，都需要考虑；其次，行人走动和静止时候的特征频谱是可以通过数据训练获得的；最后，要检测路面上的静止物体，需要在雷达信号处理和数据处理中，进行地杂波的动态抑制消除，这部分也是需要大量的反复测试验证。
量产计划上，姚迪最后表示，今年第三季度完成自动测试解决方案，第四季度开展近一万台的小规模生产，随后会在2019年开始后续同类新产品的研发工作。
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