77GHz车载雷达系统防干扰技术及专利申请分布研究

贺利良

摘 要 77GHz车载雷达系统是智能汽车领域中的研究新热点，依据对专利申请的数据库，通过对申请人，技术分布，国别等的分析，对该技术领域的发展路径及重要的申请人等做了标注，便于技术研发人员追踪77GHz车载雷达系统技术的最新进展。

关键词 77GHz；防干扰；专利申请

1 77GHz毫米波的应用场景

2015年世界无线电通信大会将77.5-78GHZ的频段划分给无线定位，从而使得76-81GHZ的整个频段可以使用在车载雷达当中。早期的24GHz毫米波主要应用于中短距离探测，用于实现盲点探测比如大家熟悉的倒车雷达，防碰撞雷达等。77GHz毫米波的检测精度相较于24GHz毫米波要高，在对于精度要求较高的自动驾驶领域77GHz毫米波具有一定的优势，目前而言，其主要应用于自动巡航控制ACC（Automatic Cruise Control）；辅助性地应用于变更车道等。装载有77GHz车载雷达系统的汽车在自动巡航时，对车载雷达系统的干扰将会影响对物品识别的准确性，从而危及用户的安全。在智能驾驶技术成为新兴的热点时，为保障用户的安全，促进智能驾驶技术的商用普及，对77GHz车载雷达系统防干扰的研究，也已受到汽车行业的关注。

2 干扰的来源

77GHz车载雷达系统的干扰来源，简单而言，大体可分为两类：来自自身车载系统的干扰，来自外在车载系统的干扰。就自身车载系统而言，主要是单个系统之间的对于外在噪音的抑制，就外在车载系统干扰而言，则可粗分为，同向行驶车辆雷达信号的干扰，相向车辆之间的干扰；采用不同规制的车载雷达系统之间的干扰。就外在车载系统的干扰而言，目前市场上，77GHz车载雷达系统实现自动巡航的情形未大量应用，道路上与其他车辆的雷达系统之间的干扰相对而言要少一些；但在可预知的未来，智能巡航辅助驾驶技术在商业领域的应用是可预期的，因此，在研究自身车载系统的干扰的同时，兼顾抑制不同车载系统之间的信号干扰实属必要。

3 如何克服干扰

目前克服干扰处理主要集中在信号的产生，传输，接收处理三个阶段[1-3]。在信号的产生阶段对信号源进行设计，信号源的设计则涉及芯片和信号波形两个方面；在传输阶段，对信号做处理，提高所传输信号本身的抗干扰能力，对整个雷达系统的构建予以设置，减少自身的噪音干扰；在信号接收处理阶段，提高信号处理算法的速度和模式判别的精度。车载环境下77GHz车载雷达系统抗干扰的设计，还需要考虑到小巧，灵便，功耗小的因素。车载环境信号的传输模型也需重新建立。

目前主要的防干扰技术有：

（1）信号波形的生成技术。信号波形的生成技术，存在两个技术点，一个是本身理论上信号源的波形具有很好的抗干扰性能，其次是生成信号源的器件，本身系统具有低噪声的特点能提供高频的波形。

（2）相控雷达技术。 通过相控雷达自身抗干扰能力强的特点，来跟踪信号，同时借助于MIMO多天线技术对多目标，多角度进行追踪识别。

（3）信号处理技术。改进信号处理算法，提高接收信号的处理速度和正确率，减少虚警。

4 国内外专利申请状况及技术分布

国内对77GHz毫米波的研究起步较晚，对于77GHz毫米波在车载系统中的应用，通過对专利申请筛选并分析，可知：国内的理论研究大体是在2005年之后，而实际商业应用则是在2010年之后；对于国外而言，理论和应用研究较早，从目前的专利数据分析来看，早在2000年左右，德、美等国的公司在这方面已经开始研发和专利申请比如博世，奔驰等，日本早期的频率主要集中在24GHz，60GHz等，目前也已投入到了77GHz中。

从国内外的申请人来看，国内外对此都很重视，无论是芯片的研发还是实际的商业应用，如博世、德尔福、雷神、谷歌、高通、三菱等公司也在这方面有专利申请。国内公司在新兴互联网企业的带动之下，专利申请的主体也较多，院所申请人主要有东南大学，北京理工大学，中国科学技术研究院，吉林大学，国防科技大学等，企业申请人主要有沈阳承泰科技有限公司、北汽、隼眼科技、行易道等。

从国内外的申请量来看，国内的申请人在该专利技术方面的研究起步较晚。2010之前的申请人主要集中在科研院所，科研院所出于研究的需要，有少量的专利申请积累，而企业的申请基本处于一个缓慢的状态，但在2011-2015年间，国内的申请量明显增多，这一趋势和国外的申请量趋势相同，反映出该技术领域已成为一个热点。

从国内外的技术分布来看，国内的申请人主要集中在高校科研院所身上，研究点比较分散化，多偏产品应用，国内申请人对通过毫米波的具体信号波形生成来防干扰的研究不多，更多的是集中在了对于信号滤波的处理算法上，且实用新型类申请比较多。反观国外专利申请人，传统的强势企业博世等，技术点比较全面，专利申请涉及从信号波形的构造到传输和系统集成等；专利申请涉及信号源芯片的企业有英飞凌、飞思卡尔等公司，关注77GHz毫米波系统应用的公司有：电装株式会社，德尔福，三菱等。

5 展望和建议

国内对77GHz毫米雷达波防干扰的研究比较晚，基于国外申请人对77GHz毫米雷达波信号源芯片的专利布局已具有很强的优势，因此国内的企业要想在硬件上超越有难度，就目前的形势而言，可侧重于应用方面的研究。现有的智能驾驶领域并未完全投入到商用阶段，因此现有的车辆之间的同信源干扰的问题在专利申请中未得到重点关注，因此可适当加大该领域的超前专利申请布局。其次，现有的信号波形集中在了三角波、锯齿波上，对于信号源的产生波形进行改进以抑制干扰，在该技术点的申请量并不多，未来或许会成为专利申请的热点。再者，未来智能汽车大幅度应用，多目标观测和处理将成为现实，势必涉及MIMO多天线处理技术，因此相控雷达领域的中多MIMO多目标追踪技术与77GHz毫米波车载信号的融合，也可能会受到关注。

参考文献

[1] 徐俊.77GHz汽车防撞雷达系统一些关键技术研究[D].南京：东南大学，2015.

[2] 马玉贞.基于嵌入式系统的防撞雷达抗干扰信号研究[D].太原：中北大学，2015.

[3] 师琳，刘光斌，代延民.车载雷达干扰发展趋势浅析[J].电光与控制，2004，11（3）：65-68.