力争未来主流？理工雷科正式入驻百度Apollo生态圈并将年底量产77GHz毫米波雷达

*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 (公众号：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。

2018年年底小规模批量生产的77GHz汽车防撞雷达

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。

国产77GHz毫米波雷达如何突出重围？

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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