Leiterplatte Blog - Wie wendet man Millimeterwelle in unbemannten Fahrzeugen an?

Millimeterwelle Lasertechnologien haben wichtige Anwendungen im Bereich der unbemannten Fahrzeuge, insbesondere Millimeterwellenbezogene Technologien. Während der Forschung und Entwicklung des unbemannten Fahrens, Millimeterwelle radar wird oft als einer der unbemannten Fahrsensoren verwendet. Der Grund ist, dass der Millimeterwellensensor einen längeren Messabstand hat als das Laserradar und die Kamera, und kann stabilen Betrieb unter extremen Wetterbedingungen wie Regen und Schnee aufrechterhalten. Dies zeigt, dass Millimeterwellentechnik im Bereich unbemannter Fahrzeuge eine wichtige Rolle spielt. In diesem Artikel, wir werden das relevante Wissen über Millimeterwellenradar und wie man Millimeterwelle auf unbemannte Fahrzeuge anwendet.

Überblick über den Millimeterwellenradarmarkt

Gegenwärtig wird die Millimeterwellenradartechnologie hauptsächlich von traditionellen Teileriesen wie Kontinental, Bosch, Dianzhuang, Autoliv, Denso, Delphi und vor allem 77GHz Millimeterwellenradar monopolisiert. Nur Bosch, Continental, Delphi, Dianzhuang, TRW, Fuji Tongtian, Hitachi und andere Unternehmen beherrschen die Technologie. Im 2015 lag der Marktanteil von Bosch und dem Automobilradar auf dem Festland auf 22%, weltweit an erster Stelle.

Kernprodukt ist das Langstrecken-Millimeter-Wellenradar von Bosch. Sein Erfassungsbereich kann 250 Meter erreichen. Es ist das längste Millimeterwellenradar derzeit, hauptsächlich verwendet im Selbsttempomatsystem ACC. Das Festland ist relativ umfassend, und sein Hauptprodukt ist das 24GHz Millimeterwellenradar. Hella nimmt das 24GHz-Radar als Kern mit der breitesten Kundenpalette und dem größten Marktanteil im 24GHz-Bereich der Welt.

Marktanteil ausländischer Millimeterwellenradarhersteller

Merkmale von Millimeterwellenradar

In Bezug auf die Frequenzauswahl des Millimeterwellenradars hat jedes Land hauptsächlich drei Bänder: 24GHz, 60GHz und 77GHz und bewegt sich nun näher an 77GHz. Europa und die Vereinigten Staaten entschieden sich für 77GHz, während Japan sich für das 60GHz-Frequenzband entschied. Mit der breiten Anwendung von 77GHz-Millimeter-Wellenradaren weltweit hat sich Japan allmählich der Entwicklung von 77GHz-Millimeter-Wellenradaren verschrieben.

Derzeit erscheint Millimeterwellenradar hauptsächlich in Form von 24GHz SRR (Short Range Radar) System+77GHz LRR (Long Range Radar) System. Das 24GHz Millimeter Wellenradar ist hauptsächlich für die Kurzstreckenerkennung verantwortlich, während das 77GHz Millimeter Wellenradar hauptsächlich für die Langstreckenerkennung verantwortlich ist.

1. Das 77GHz Radar ist kleiner als das 24GHz Radar. Die Wellenlänge des 77GHz Radars ist weniger als ein Drittel der von 24GHz, so dass der Bereich der Transceiverantenne stark reduziert wird, und die Größe des gesamten Radars wird effektiv reduziert, was für das Streben nach Miniaturisierung sehr vorteilhaft ist.

Radar 2.77GHz kann die Anforderungen der hohen Übertragungsleistung und der breiten Arbeitsbandbreite gleichzeitig erfüllen, was es ermöglicht, Langstreckenerkennung und hohe Entfernungsauflösung gleichzeitig zu erreichen.

Radar 3.77GHz ist schwieriger, Antenne, HF-Schaltung, Chip usw. mit niedriger Technologiereife und höheren Kosten derzeit zu entwerfen und herzustellen.

Darüber hinaus klassifizierte ITU 79GHz als Anwendung im Bereich der Automobilsicherheit in 2015. Dieses Frequenzband kann Fußgänger erkennen und mehrere Ziele anvisieren. In Zukunft könnte es 24GHz als Kurzstreckenradar ersetzen und weit verbreitet sein.

Vorteile des Millimeterwellenradars

Millimeterwellenradar hat die Eigenschaften der langen Wellenlänge, des breiten Frequenzbandes (großer Frequenzbereich) und der starken Penetration, die die Vorteile des Millimeterwellenradars bilden:

1. Starke Penetrationsfähigkeit, nicht vom Wetter beeinflusst. Die Atmosphäre hat einen dämpfenden Effekt auf die Ausbreitung des Radarbandes. Die Dämpfung des Millimeterwellenradars ist schwächer als die des Infrarotstrahls, der Mikrowelle usw. in sauberer Luft, Regen, Nebel, Rauch und Verschmutzung und hat stärkere Eindringfähigkeit. Millimeterwellenradar hat schmalen Strahl, breites Frequenzband und hohe Auflösung. Es ist Allwetter im atmosphärischen Fensterfrequenzband und wird von Tag und Nacht nicht beeinflusst.

2. Kompakte Größe, hohe Erkennungsgenauigkeit. Millimeterwellenlänge, kleine Antennenöffnung und kleine Komponentengröße machen das Millimeterwellenradarsystem klein und leicht im Gewicht und einfach in Autos zu installieren. Für das gleiche Objekt hat Millimeterwellenradar große Schnittfläche und hohe Empfindlichkeit und kann kleine Ziele erkennen und lokalisieren.

3. Es kann Fernerkundung und Erkennung realisieren. Millimeterwellenradar ist unterteilt in Langstreckenradar (LRR) und Kurzstreckenradar (SRR). Weil Millimeterwellenabschwächung in der Atmosphäre, kann es weiter Entfernung erkennen und spüren, und das Langstreckenradar kann das Erfassen und Erfassen von mehr als 200m realisieren.

Millimeterwellenradar hat viele Vorteile und macht derzeit einen großen Anteil an Kfz-Kollisionssensoren aus. Laut IHS-Daten machen Millimeterwellen-/Mikrowellen-Radar+Kamera 70% der Kfz-Kollisionssensoren aus.

Ausländische Millimeterwellenradar Hersteller

Internationale Giganten haben eine lange Geschichte der Forschung auf dem Gebiet des Millimeterwellenradars, akkumuliert tiefgreifende Technologie und besetzt eine dominante Position auf dem globalen Markt. Die Forschung am fahrzeugmontierten Millimeterwellenradar wird hauptsächlich in einigen entwickelten Ländern durchgeführt, vertreten durch Deutschland, die Vereinigten Staaten und Japan. Gegenwärtig wird die Technologie des Millimeterwellenradars hauptsächlich von Bosch, Continental, Elektrische Geräte, Autoliv, Delphi und anderen traditionellen Teileriesen monopolisiert. Die folgende Abbildung zeigt die relevanten Informationen zum Millimeterwellenradar einiger ausländischer Hersteller.

Wie wendet man die Millimeterwellentechnologie erfolgreich auf unbemannte Fahrzeuge an?

Anwendung von Millimeter Wave Radar in unbemannten Fahrzeugen

1. Funktionsprinzip des Radars

Für Menschen und andere Lebewesen sind Augen und Ohren unverzichtbare Geräte, um Informationen über die äußere Umgebung zu erhalten. Allerdings verlassen sich fahrerlose Fahrzeuge auf Maschinen, um externe Informationen zu erhalten, so dass ihre zugehörigen Geräte durch Radar ersetzt werden. Daher hat sich der Träger der Informationsübertragung von Licht zu Radiowellen gewandelt. Jedoch sind sowohl Licht- als auch Radiowellen elektromagnetische Wellen in der Natur, und ihre Ausbreitungsgeschwindigkeit im Vakuum ist die gleiche.

Obwohl die Strukturen und Arten von Radaren unterschiedlich sind, sind ihre Grundformen die gleichen, das heißt, sie haben alle Sender, Sendeantennen, Empfänger, Empfangsantennen, Verarbeitungsteile und Displays.

Wenn Sie arbeiten, senden Sie zuerst die Radiowelle in eine bestimmte Richtung durch die Antenne, die vom Sender getragen wird. Wenn die Funkwelle im Übertragungsprozess auf ein Hindernis trifft, reflektiert sie, und die Antenne sendet die reflektierte Welle zur Verarbeitung nach dem Empfang an die Empfangseinrichtung, um die relevanten Informationen über das Hindernis zu erhalten, wie die Berechnung der Geschwindigkeit des Hindernisses durch den Dopplereffekt, Berechnung der Entfernung zwischen dem Hindernis und der Zeitdifferenz zwischen Übertragung und Empfang usw.

2. Beziehungen zu fahrerlosen Fahrzeugen

Normalerweise ist der Fahrer des Fahrzeugs eine Person mit einem Führerschein, die die äußere Umgebung durch seine Augen und Ohren beurteilen kann, um das Fahrzeug vorwärts zu fahren, zu drehen und Hindernissen zu vermeiden. Der Fahrer fahrerloser Fahrzeuge hat sich jedoch von Mensch zu Maschine gewandelt. Dementsprechend wurde die Ausrüstung zur Erfassung externer Informationen durch Radar von Augen und Ohren ersetzt. Das unbemannte Fahrzeug erhält durch die darauf montierte Radargeräte externe Informationen und reagiert nach der Analyse auf entsprechende Ereignisse.

In Wirklichkeit, was ist mit der Leistung des Radars? Nehmen Sie als Beispiel das universelle Cruise unbemannte Fahrzeug. Universal Cruise verwendet 5-Laser-Radar und 21-Millimeter-Wellenradar, die jeweils um die Karosserie platziert werden. Unter den 21-Millimeter-Wellenradarn sind 12-GHz-Radar von Japan ALPS zur Verfügung gestellt. Vier ARS-408 Radar sind paarweise an der Vorder- und Rückseite der Karosserie installiert, fünf hochauflösende Radar sind vorne, hinten, links und rechts mit einer Auflösung von 4cm installiert.

Die 12-79GHz-Millimeter-Wellenradar arbeiten im Kaskadenmodus, d.h. wenn ein Objekt eine Operation ausführt, beurteilt es, ob das zugehörige Objekt die Operation synchron ausführt. Diese Arbeitsweise ermöglicht es fahrerlosen Fahrzeugen, die 360°-Informationen um sie herum klar wahrzunehmen und gleichzeitig Tausende von Zielen zu verfolgen, was die Fähigkeit fahrerloser Fahrzeuge erheblich verbessert, auf Notfälle zu reagieren. Diese 12-79GHz-Millimeter-Wellenradar bilden ein redundantes System. Obwohl es die Herstellungskosten erhöht und das System ein wenig aufgebläht aussehen lässt, wird es im Vergleich zu den Vorteilen seiner Verbesserung der Sicherheitsleistung unbedeutend sein.

Das System aus vielen Radarn kann die Karten rund um die fahrerlosen Fahrzeuge ständig aktualisieren. Daher sind fahrerlose Fahrzeuge bis zu einem gewissen Grad sicherer als menschliche Fahrzeuge. Egal wie anspruchsvoll der Fahrer ist, er kann nicht immer auf die Straßenverhältnisse in alle Richtungen achten, aber der Maschinenfahrer kann ein ruhiges Urteil fällen und eine optimale Lösung für die Situation in alle Richtungen ohne Unterschied treffen.

3. Zukunftserwartungen

Derzeit sind große Durchbrüche bei der Entwicklung von unbemannten Fahrzeugen erzielt worden. Wissenschafts- und Technologieunternehmen wie Google und Baidu haben alle den Straßentest ihrer fahrerlosen Fahrzeuge abgeschlossen, und Peking, China, hat auch im vergangenen Jahr zwei Dokumente formuliert und veröffentlicht, nämlich: die Leitlinien Pekings zur Beschleunigung des Straßentests autonomer Fahrzeuge (Trial) und die detaillierten Regeln für die Verwaltung und Durchführung von Straßentests autonomer Fahrzeuge in Peking (Trial). Es muss gesagt werden, dass die Zukunft der Forschung und Entwicklung fahrerloser Fahrzeuge sowohl im In- als auch im Ausland hell ist. Als Augen und Ohren fahrerloser Fahrzeuge kann Radar in diesem Bereich sicherlich glänzen.