Blog de PCB - ¿Qué es el radar de onda milimétrica?

Además del tradicional radar de onda milimétrica ADAS, el radar de onda milimétrica 4D con capacidad de imagen de nube de puntos de alta resolución se ha convertido en el punto de acceso de la industria en los últimos dos años para las necesidades de percepción de alta precisión de la conducción automática de alto nivel.

¿Qué es el radar de onda milimétrica? Algunos gigantes y start-ups nacionales y extranjeros se están enfocando en este nuevo producto conceptual, con el objetivo de reemplazar o compensar el radar láser en algunos escenarios. Principio del radar de onda milimétrica montado en vehículo El radar de onda milimétrica montado en vehículo transmite onda milimétrica hacia fuera a través de la antena.

Después de todo, el costo y la fiabilidad del radar láser todavía son difíciles de aterrizar en las últimas etapas, En condiciones climáticas severas como la lluvia y la nieve, el radar de onda milimétrica también se requiere para realizar la tarea de percepción precisa y estable. El radar de onda milimétrica es un sensor de alta precisión para medir la distancia relativa, la velocidad actual y la orientación del objeto medido. La dificultad técnica sigue mejorando en gran medida en comparación con el radar de onda milimétrica ADAS tradicional. ¿Qué es el radar de onda milimétrica? La onda milimétrica se refiere a la onda electromagnética con una longitud de onda entre 1-10 mm. Con longitud de onda corta y bandas de frecuencia amplias, es más fácil lograr haz estrecho y alta resolución de radar, y no es vulnerable a la interferencia. El radar de onda milimétrica es un sensor de alta precisión para medir la distancia relativa, la velocidad actual y la orientación del objeto medido. Fue utilizado en el campo militar en los primeros días. Con el desarrollo y el progreso de la tecnología de radar, los sensores de radar de onda milimétrica comenzaron a usarse en electrónica automotriz, vehículos aéreos no tripulados, transporte inteligente y otros campos.

En la actualidad, diferentes países tienen diferentes bandas de frecuencia asignadas a los radares de onda milimétrica montados en vehículos, pero se centran principalmente en 24GHz y 77GHz, y algunos países (como Japón) usan 60GHz. Debido a las ventajas de 77G sobre 24G, la banda de frecuencia del radar de onda milimétrica montado en vehículos globales convergerá a la banda de 77GHz (76-81GHz) en el futuro. Principio del radar de onda milimétrica montado en el vehículo El radar de onda milimétrica montado en el vehículo transmite onda milimétrica hacia fuera a través de la antena, recibe la señal reflejada del objetivo, obtiene rápidamente y con precisión la información del entorno físico alrededor de la carrocería del coche después del post-procesamiento (como la distancia relativa, la velocidad relativa, el ángulo, la dirección de movimiento, etc. entre el coche y otros objetos), y luego rastrea, identifica y clasifica el objetivo de acuerdo con la información del objeto detectado. Después de una decisión razonable, informar o advertir al conductor por sonido, luz, tacto y otros medios, o hacer una intervención activa oportuna en el coche, para garantizar la seguridad y la comodidad del proceso de conducción y reducir la probabilidad de accidentes.

El 22 de junio de 1941, la Alemania nazi todavía era incapaz de obtener la supremacía aérea del Canal de la Mancha a pesar de la pérdida de aviones de 1977 y 2585 pilotos, y mucho menos de interrumpir las fuerzas terrestres y navales británicas por ataques aéreos. Tuvo que abandonar el "Plan León del Mar" para invadir Gran Bretaña. La guerra aérea británica que duró más de un año terminó con la derrota de la Alemania nazi. La razón por la que Gran Bretaña fue capaz de soportar el ataque del carro alemán y ganar la guerra aérea británica (principalmente porque el carro no podía cruzar el mar) fue que, además del gran papel desempeñado por los cazas estrellas como "Spitfire" y "Huracán", también había un gran héroe detrás de escenas - el radar antiaéreo llamado "Chain Home".

El primer radar práctico en el mundo fue desarrollado por Sir Robert Watson Watt, un científico británico y descendiente de James Watt, quien inventó la máquina de vapor. Para dar advertencia temprana a los aviones nazis lo antes posible, la Fuerza Aérea Británica decidió desplegar tal radar en China a gran escala en mayo de 1936, que es el prototipo del radar "cadena local". A principios de 1939, un total de 20 estaciones de radar habían sido puestas en uso. Antes de la implementación del "Plan León Mar" de la Alemania nazi, Gran Bretaña había construido dos redes de detección de radar, con un total de 51 estaciones de radar. Estos radares han hecho una contribución importante para resistir el ataque aéreo de la Fuerza Aérea Alemana, y desde entonces, los siguientes 80 años de amplia aplicación de los radares de onda milimétrica en varios campos han comenzado.

El estado actual de desarrollo del radar de onda milimétrica En la actualidad, el radar de onda milimétrica es principalmente de 24 GHz y 77 GHz. El radar de 24 GHz tiene una corta distancia de medición (5 ~ 30 m), que se utiliza principalmente en la parte trasera de los coches; El radar de 77GHz tiene una larga distancia de medición (30 ~ 70m) y se utiliza principalmente en la parte delantera y ambos lados del coche. El radar de onda milimétrica incluye principalmente tres partes: el front-end de RF del radar, el sistema de procesamiento de señales y el algoritmo de back-end. Entre los productos existentes, las tarifas de licencia de patente para el algoritmo de back-end de radar representan aproximadamente el 50% del costo, el front-end de RF representa aproximadamente el 40% del costo, y el sistema de procesamiento de señales representa aproximadamente el 10% del costo.

1. RF frontal RF frontal obtiene señal IF transmitiendo y recibiendo onda milimétrica, y extrae distancia, velocidad y otra información de ella. Por lo tanto, el RF frontal determina directamente el rendimiento del sistema de radar. En la actualidad, el extremo frontal de RF del radar de onda milimétrica es principalmente un circuito integrado plano, que tiene dos formas: circuito integrado de microondas híbrido (HMIC) y circuito integrado de microondas monolítico (MMIC). Entre ellos, el front-end de RF MMIC tiene bajo costo y alto rendimiento, lo que es adecuado para la producción a gran escala. En términos de proceso de producción, se usan generalmente MESFET epitaxial, HEMT, HBT y otros procesos de dispositivo. Entre ellos, el proceso HEMT basado en GaAs es el más maduro y tiene un excelente rendimiento de ruido. Sistema de procesamiento de señales El sistema de procesamiento de señales también es una parte importante del radar. Incorporando diferentes algoritmos de procesamiento de señales, extrae señales IF recogidas del front-end de RF para obtener tipos específicos de información objetivo. El sistema de procesamiento de señales generalmente utiliza DSP como núcleo para implementar algoritmos complejos de procesamiento de señales digitales para satisfacer los requisitos en tiempo real del radar. Algoritmo de fondo El algoritmo de fondo representa la mayor proporción del costo de todo el radar de onda milimétrica. Para el radar de onda milimétrica, los investigadores nacionales han propuesto un gran número de algoritmos desde las perspectivas del dominio de frecuencia, el dominio del tiempo y el análisis de frecuencia del tiempo, y la precisión de los experimentos fuera de línea también es alta. Sin embargo, los productos de radar nacionales utilizan principalmente el FFT basado en el dominio de frecuencia y su algoritmo mejorado para el análisis. La precisión de la medición y el alcance de aplicación tienen ciertas limitaciones, mientras que los algoritmos extranjeros están estrictamente protegidos por patentes, y el precio es muy caro.

Además del tradicional radar de onda milimétrica ADAS, el radar de onda milimétrica 4D con capacidad de imagen de nube de puntos de alta resolución se ha convertido en el punto de acceso de la industria en los últimos dos años para las necesidades de percepción de alta precisión de la conducción automática de alto nivel. Algunos gigantes y start-ups nacionales y extranjeros se están enfocando en este nuevo producto conceptual, con el objetivo de reemplazar o compensar el radar láser en algunos escenarios. Después de todo, el costo y la fiabilidad del radar láser todavía son difíciles de aterrizar en las últimas etapas, En condiciones climáticas severas como la lluvia y la nieve, el radar de onda milimétrica también se requiere para realizar la tarea de percepción precisa y estable. El llamado 4D se refiere al contorno 3D de nube de puntos de alta resolución e información de velocidad de alta precisión. Es como concentrar las capacidades del radar en un portaaviones en un radar del tamaño de un teléfono Apple. La dificultad técnica sigue mejorando en gran medida en comparación con el radar de onda milimétrica ADAS tradicional.

El radar de onda milimétrica tiene un amplio espacio de mercado. Debido a la mejora continua de las normas de seguridad de los vehículos en varios países, el Sistema Avanzado de Asistencia a la Conducción (ADAS) de Tecnología de Seguridad Activa ha mostrado una tendencia de rápido desarrollo en los últimos años. El radar de onda milimétrica de automóviles se ha convertido en la elección convencional reconocida por los fabricantes de electrónica de automóviles porque puede trabajar las 24 horas del día y tiene una gran demanda del mercado. En 2014, el mercado mundial de radares de onda milimétrica para automóviles envió 19 millones. Según la predicción de Plunkeet Research, una institución de investigación de mercado, se estima que para 2020, el mercado global de radares de onda milimétrica para automóviles tendrá casi 70 millones, y la tasa de crecimiento anual compuesta de 2015 a 2020 será de alrededor del 24%. En la actualidad, el mercado de radar de onda milimétrica automotriz está ocupado principalmente por fabricantes europeos y estadounidenses como el continente, Bosch, Wayking Weicheng, Haila, etc.