正如人類駕駛汽車依賴感官和認知反應，傳感器技術是實現(xiàn)自動駕駛的關鍵。在攝像頭、雷達和激光雷達中，雷達在交通安全領域應用歷史悠久。最早用于保障交通安全的雷達專利技術之一 ——telemobiloscope(電動鏡)，由德國發(fā)明家 Christian Hülsmeyer 發(fā)明，是一種船舶防撞工具。此后，雷達技術不斷發(fā)展，成為汽車功能安全的重要使能技術，預計 2033 年汽車雷達市場規(guī)模將突破 180 億美元，助力工程師部署高級駕駛輔助系統(tǒng)(ADAS)?，F(xiàn)代汽車的諸多功能，如自動緊急制動系統(tǒng)、前方碰撞預警、盲點檢測、變道輔助、后方碰撞預警系統(tǒng)、自適應巡航控制、自動跟車啟停等，都離不開雷達。

多年來，提高雷達分辨率是工程師面臨的重要挑戰(zhàn)，而近年來的創(chuàng)新技術使雷達在目標檢測方面能提供更精確信息。傳統(tǒng) 3D 汽車雷達傳感器利用無線射頻探測物體的距離、位置和多普勒效應(速度)。為提升雷達在安全價值鏈中的作用，助力自動駕駛，業(yè)界不斷突破 3D 雷達的局限。2022 年以來，歐洲電信標準協(xié)會(ETSI)和美國聯(lián)邦通信委員會(FCC)制定頻譜法規(guī)和標準，歐美逐步淘汰 24GHz 超寬帶(UWB)雷達頻率，同時開放 76GHz 到 81GHz 的 5GHz 連續(xù)頻段，遠距離探測用 76GHz 頻段，短距離、高精度探測用 77 - 81GHz 頻段。更高頻率、更寬帶寬的先進汽車雷達系統(tǒng)可提升距離分辨率，例如，24GHz 雷達系統(tǒng)距離分辨率為 75cm，77GHz 雷達系統(tǒng)提高到 4cm，能更好地探測靠近目標。這推動了 4D 雷達的發(fā)展，4D 雷達在 3D 雷達數(shù)據(jù)基礎上，可提供物體垂直位置等更準確、詳細的 3D 空間信息。4D 成像雷達的出現(xiàn)，讓自動駕駛汽車能以更高分辨率探測小物體，繪制更完整的 “全方位” 環(huán)境地圖，正確解釋垂直視角物體，避免誤判。

人類駕駛員在復雜交通環(huán)境中需綜合視覺、聽覺及經(jīng)驗等信息，自動駕駛汽車則依靠雷達傳感器、攝像頭、激光雷達和車聯(lián)網(wǎng)(V2X)系統(tǒng)等提供準確數(shù)據(jù)來感知交通環(huán)境。各數(shù)據(jù)流與 ADAS 或自動駕駛算法通信，幫助汽車感知物體相對位置與速度，控制算法觸發(fā)被動或主動反應。

目前，汽車制造商和雷達模塊提供商通過軟件和硬件測試雷達模塊功能。硬件測試主要有兩種方法：一是使用角反射器，代表靜態(tài)目標，但改變場景時需移動反射器;二是使用雷達目標模擬器(RTS)，可電子仿真雷達目標，模擬靜態(tài)和動態(tài)目標及相關參數(shù)。不過，在復雜場景且目標數(shù)量超 32 個時，基于 RTS 的功能測試存在缺點，也無法鑒定 4D 和成像雷達探測擴展目標(由點云表示的物體)的能力，無法還原現(xiàn)實世界的復雜性。

機器學習助力開發(fā)人員訓練 ADAS 算法，更好地解釋雷達等傳感器系統(tǒng)的數(shù)據(jù)并分類?；?“you only look once”(YOLO)的雷達目標檢測方法，能同時精確探測和分割多個物體。在自動駕駛系統(tǒng)進行道路測試前，嚴格測試物理雷達傳感器和 ADAS 算法至關重要。汽車制造商采用雷達場景仿真技術，將真實道路場景 “搬” 進實驗室，進行 360 度全方位仿真測試。新的雷達場景仿真技術利用光線追蹤和點云技術，從高度逼真的交通仿真場景中提取數(shù)據(jù)，更好地檢測和區(qū)分物體。通過新型毫米波(mmwave)空中下載(OTA)技術，雷達場景仿真器可生成多個不同距離和速度的靜態(tài)和動態(tài)目標，為雷達傳感器測試提供更真實場景。在雷達場景仿真中，傳感器和算法可快速進行多次設計迭代，修復錯誤和微調(diào)設計，對上路前的駕駛測試幫助很大，還能助力汽車制造商開發(fā)變量處理應用，如驗證保險杠設計等對雷達功能的影響。自動駕駛平臺提供商和雷達系統(tǒng)制造商可通過可重復和可定制的場景，增強車輛對不同真實交通場景的感知能力，為自動駕駛算法提供大量數(shù)據(jù)用于機器學習。高速數(shù)字信號處理(DSP)在微調(diào)雷達檢測結(jié)果時也起著關鍵作用，能采集行人等目標的多種信息，訓練雷達算法識別目標。

從芯片設計到制造再到雷達模塊測試，汽車雷達設計、開發(fā)和制造的每個環(huán)節(jié)都需嚴格測試。毫米波頻段用于汽車雷達應用面臨諸多挑戰(zhàn)，但也推動著雷達技術不斷創(chuàng)新發(fā)展，向超級傳感器演化。未來，隨著技術的持續(xù)進步，汽車雷達有望具備更強大的功能，如更精準的目標識別、更智能的決策輔助等，與其他傳感器深度融合，為自動駕駛帶來更高的安全性和可靠性，在智能交通領域發(fā)揮更大作用，打開無限想象力。