車載雷達(dá) | 氮化硼透波散熱膜

車載雷達(dá)目前主要使用的是超聲波雷達(dá)、毫米波雷達(dá)和激光雷達(dá)。

超聲波雷達(dá)利用超聲波進(jìn)行測距，通過計算發(fā)射和接收信號的時間差來獲取周圍物體的位置信息。超聲波雷達(dá)的特點(diǎn)是體積小、成本低、抗環(huán)境干擾能力強(qiáng)。

超聲波是一種機(jī)械波，他的穿透力強(qiáng)，但是由于超聲波傳輸?shù)?strong>速度比較慢，所以不適合探測遠(yuǎn)距離的移動物體，通常探測范圍在3米以內(nèi)，因此超聲波雷達(dá)適合近距離固定物體的檢測，比如倒車?yán)走_(dá)系統(tǒng)。

與超聲波雷達(dá)不同，毫米波雷達(dá)是利用波長在1-10mm，頻率在30-200GHz的電磁波進(jìn)行檢測，由于電磁波的傳輸速度很快，通過接收并分析被測物體表面反射的毫米波，能夠同時實(shí)現(xiàn)測距和測速功能，探測距離可以達(dá)到200m，因此毫米波雷達(dá)適合中遠(yuǎn)距離的移動物體測量。

此外，在傳統(tǒng)毫米波雷達(dá)的基礎(chǔ)上，又進(jìn)一步拓展，提高了探測精度的同時又增加了通過測量俯仰角來探測高度信息的功能，這就是4D毫米波雷達(dá)。

毫米波雷達(dá)可用于自適應(yīng)巡航ACC、前方碰撞預(yù)警FCW、后方橫穿預(yù)警RCTA、停車輔助和主動剎車等系統(tǒng)。

激光雷達(dá)利用激光作為檢測媒介，激光實(shí)際上也是一種電磁波。那么激光雷達(dá)與毫米波雷達(dá)有什么區(qū)別，激光雷達(dá)未來會取代毫米波雷達(dá)嗎？

我們需要先了解下激光雷達(dá)的原理和特性。

1.激光雷達(dá)的概念

激光雷達(dá)是采用激光進(jìn)行測距，通過發(fā)射和接收被物體反射的激光，實(shí)現(xiàn)對物體的探測。激光雷達(dá)與超聲波雷達(dá)的傳輸媒介不同，1個是毫米波，1個是激光。所以激光的特性也就決定了兩種雷達(dá)的差異。

2.激光的特性

激光的方向性很好，普通光源（太陽、白熾燈或熒光燈）會向四面八方發(fā)光，毫米波雷達(dá)以電磁發(fā)射為主，發(fā)射的電磁波是一個錐狀的波束，而激光是以光粒子發(fā)射為主，發(fā)光方向可以限制在小于幾個毫弧度立體角內(nèi)，每200km擴(kuò)散直徑小于1米，所以在車載激光雷達(dá)的使用范圍內(nèi)可以認(rèn)為是一條直線。

激光雷達(dá)的這種直線發(fā)射模式提供了更高的探測精度和更廣的探測范圍，因此在精確度方面優(yōu)于毫米波雷達(dá)。

3.激光雷達(dá)的波長

激光是由于物質(zhì)內(nèi)部的粒子受到外部能量激發(fā)，內(nèi)部粒子產(chǎn)生躍遷，將能量以光子形式釋放出來而產(chǎn)生的。所以理論上，激光的波長可以涵蓋包括遠(yuǎn)紅外、紅外、可見光、紫外直到遠(yuǎn)紫外等不同波長的電磁波。

但是很多波長對人眼是有害的，比如可見光（波長380nm-780nm）中的藍(lán)光（415-555nm）對視網(wǎng)膜的傷害就比較大。

為了避免對人眼的傷害，激光雷達(dá)選用的激光波長主要有兩種，一個是1000納米以內(nèi)的，典型值是905nm，可以用硅做接收器，成本低且產(chǎn)品成熟。

還有一種是1000到2000納米之間的，典型值是1550nm，這個波段硅沒有辦法探測，需要用鍺或者銦鎵砷探測器，成本會更高些，但1550nm對人眼的安全閾值也更高，這樣可以發(fā)射更高的激光功率以達(dá)到更高的測距靈敏度。

4.激光雷達(dá)的探測原理

激光雷達(dá)的測距方式主要分為飛行時間法ToF（Time of Flight，）與調(diào)頻連續(xù)波FMCW（Frequency Modulated Continuous Wave）法兩類。

4.1 ToF

在ToF方法中，激光器在短時間間隔內(nèi)一個接一個地發(fā)射多個激光脈沖。

ToF發(fā)射脈沖

激光脈沖打到物體后返回，探測器檢測到回波后，內(nèi)部處理單元計算發(fā)送和接收之間時間差，并基于公式：距離=光速x時間差來計算激光雷達(dá)與被測物體之間距離。

激光測距原理框圖

ToF激光雷達(dá)原理為：一束脈沖光由激光器發(fā)出，被物體表面反射后，由接收端的探測器接收，通過提取脈沖光從發(fā)射到接收的時間差τ，計算得到物體的距離r為：

公式中的C表示光速

ToF方法測試的光源一般為波長905nm或者940nm的脈沖光。

ToF激光雷達(dá)原理示意圖

4.2 FMCW

和ToF激光雷達(dá)方案的光源不同的是，F(xiàn)MCW采用的激光是頻率連續(xù)且周期性變化的。

FMCW激光雷達(dá)常用的調(diào)頻方式有三角波形式、鋸齒波形式和正弦波三種形式。

三角波、鋸齒波和正弦波

下圖是采用三角波掃頻格式的FMCW激光雷達(dá)測量物體的示意圖。

三角波雷達(dá)原理示意圖

FMCW激光雷達(dá)探測的原理為：頻率隨時間線性變化的激光被分成兩路，一路作為探測光，另一路為本振光。探測光被物體表面反射，并且被接收后與本振光混合相干，得到拍頻（頻率差）信號光，物體的距離r和拍頻信號光的頻率fb之間有以下關(guān)系：

c為光速，γ為激光頻率隨時間變化的斜率

而通過相干檢測的方式，測量回波信號與本振光之間由距離延時引入的調(diào)制頻率差和相對速度引入的多普勒頻率差，可以求出被測物體的距離與速度。

FMCW激光雷達(dá)可以根據(jù)測量目的不同，選擇不同的調(diào)制方式。比如與被測物體之間多普勒效應(yīng)可以忽略的場景，可以選用鋸齒波調(diào)制方式，從而實(shí)現(xiàn)更大的探測距離。而如果想要實(shí)現(xiàn)同時測距和測速，且更容易解調(diào)出多普勒頻移，三角波調(diào)制方式是個不錯的選擇，三角波調(diào)制方式也是車載FMCW激光雷達(dá)最常使用的方式。

FMCW利用的是一個很窄頻的激光器，頻率在100kHz量級，相當(dāng)于在百萬分之一納米的光譜上做混頻，其他跟這個頻率不符合的信號都會被過濾掉，所以FMCW的抗干擾能力很強(qiáng)。此外，F(xiàn)MCW的測量延時小，測量的速度快。

1550nm的發(fā)射要用光纖激光器，其光束發(fā)散角更小，光斑密度極高，這個特點(diǎn)也使它更容易實(shí)現(xiàn)FMCW。不過FMCW激光雷達(dá)的整體技術(shù)難度比較大，成本也很高。

4.3 ToF與FMCW的對比

由于ToF方法主要用于905或940nm，而FMCW的方法主要用于1550nm,所以兩種激光雷達(dá)的差異也與兩種波長的差異有關(guān)。

1550nm容易被液態(tài)水吸收，對人眼的影響更小，安全性更高。由于安全性高，它可以發(fā)射更大的功率的激光，所以探測的距離更遠(yuǎn)。

1550nm的特性也并不都是優(yōu)點(diǎn)，也有一些缺點(diǎn)，比如容易被液態(tài)水吸收的特性，當(dāng)?shù)孛?/span>車道線上有水時，會導(dǎo)致其探測能力下降，在雨雪天時甚至無法正常工作。

此外，1550nm的激光發(fā)射和接收系統(tǒng)的材料（銦鎵砷）更貴，使用光纖發(fā)射器的功耗高、散熱要求高、結(jié)構(gòu)更復(fù)雜，故障率也相對更高，這些都導(dǎo)致它的成本比較高。

而905nm激光器發(fā)展比較早，在消費(fèi)電子、工業(yè)自動化等領(lǐng)域已被大量充分驗證。其相關(guān)配套設(shè)備、供應(yīng)鏈成熟完善，價格也更便宜。

905nm的激光在空氣中更穩(wěn)定，不易受到液態(tài)水的影響，安全性方面，只要把功率控制在安全范圍內(nèi)，也不會對人眼造成傷害。雖然探測距離不如1550nm,但對于大多數(shù)的車載應(yīng)用場景而言，也已能夠滿足需求。

ToF與FMCW對比

5.激光雷達(dá)與4D毫米波雷達(dá)的區(qū)別

激光雷達(dá)根據(jù)激光束數(shù)量的不同，可分為4、8、16 、32、64 、128線等多線激光雷達(dá)。多線在雷達(dá)上就是指在垂直方向上具有多個發(fā)射器和接收器，線數(shù)越多，物體表面輪廓越完善，當(dāng)然需要處理的數(shù)據(jù)量越大，對硬件和軟件的要求也越高。

傳統(tǒng)的3D毫米波雷達(dá)性能與激光雷達(dá)差距較大，而4D毫米波雷達(dá)增加了精度和高度識別后，已經(jīng)大大縮小的這種差距。

雷達(dá)的點(diǎn)云?是由雷達(dá)掃描得到的空間點(diǎn)的數(shù)據(jù)集，每個點(diǎn)包含了三維坐標(biāo)信息，點(diǎn)云數(shù)量越多，對物體的識別精度越高。

受限于兩者探測原理不同，4D成像毫米波雷達(dá)在點(diǎn)云密度指標(biāo)上還無法與激光雷達(dá)相比，4D成像毫米波雷達(dá)的點(diǎn)云密度基本與32線激光雷達(dá)相當(dāng)，與目前主流的百線以上激光雷達(dá)差距較大。

另外毫米波雷達(dá)對非金屬的物體檢測靈敏度遠(yuǎn)遠(yuǎn)低于金屬物體，導(dǎo)致其在人車混合的復(fù)雜場景下對行人的探測效果不理想，遠(yuǎn)距離探測時尤其明顯，可能無法精確識別行人?。

但是毫米波雷達(dá)在測速、穿透性、環(huán)境適應(yīng)性等方面有獨(dú)到的優(yōu)勢。

比如，毫米波雷達(dá)可以利用穿透性好的特點(diǎn)，透過前方障礙物探測到前前方目標(biāo)，如果前前車剎車，毫米波雷達(dá)能夠探測到前前車剎車動作，并提前做出預(yù)判，避免追尾。而激光雷達(dá)則無法穿透。

毫米波雷達(dá)可探測到前前車

另外，激光雷達(dá)發(fā)射的電磁波是一條直線，主要以光粒子發(fā)射為主要方法，而毫米波雷達(dá)發(fā)射出去的電磁波是一個錐狀的波束，這個波段的天線主要以電磁輻射為主。因此在有一些狹窄場景，毫米波雷達(dá)電磁波可以通過衍射、折射等，檢測到激光雷達(dá)無法檢測的區(qū)域。

激光雷達(dá)雖然分辨率高，但是由于穿透力弱，受天氣影響大。毫米波雷達(dá)雖然探測精度較低，但是由于穿透力強(qiáng)，不受天氣影響。

4D毫米波雷達(dá)與激光雷達(dá)的主要區(qū)別

因此，在實(shí)際的自動駕駛系統(tǒng)中，可以充分結(jié)合兩者的特點(diǎn)，通過互補(bǔ)和冗余，取長補(bǔ)短，發(fā)揮各自的優(yōu)勢。比如激光雷達(dá)可以提供高精度的3D空間感知，實(shí)現(xiàn)車輛對周圍環(huán)境的精確理解。毫米波雷達(dá)可以提供遠(yuǎn)距離感知和探測，幫助車輛做出準(zhǔn)確的決策和規(guī)劃路徑。

6.小結(jié)

激光雷達(dá)在探測距離、分辨率、受到環(huán)境光和電磁干擾影響等方面均具有優(yōu)勢。它的主要缺點(diǎn)是受雨雪天氣影響，技術(shù)還不夠成熟，成本高。

4D毫米波雷達(dá)技術(shù)較為成熟，價格相對低廉，在測速、穿透性、天氣適應(yīng)性等方面有獨(dú)到的優(yōu)勢。它的缺點(diǎn)是識別精度較低，無法辨別物體的細(xì)節(jié)，因此無法進(jìn)行精準(zhǔn)的建模，探測距離也受到制約，無法感知行人。

激光雷達(dá)雖然整體性能指標(biāo)更好，但是4D毫米波雷達(dá)在汽車應(yīng)用中更具有成本優(yōu)勢。激光雷達(dá)還無法取代4D毫米波雷達(dá)，兩者在具體特性和應(yīng)用場景上各有優(yōu)劣，毫米波雷達(dá)更適合ACC、AEB系統(tǒng)；激光雷達(dá)更適合行人緊急制動輔助、地圖等應(yīng)用。

毫米波雷達(dá)具有檢測小目標(biāo)、分辨細(xì)節(jié)和穿透性強(qiáng)的特點(diǎn)。目前，傳統(tǒng)的毫米波雷達(dá)逐漸向4D演化，增加了高度維度的測量，具有高分辨率點(diǎn)云、AI目標(biāo)識別和輔助高精定位的特點(diǎn)，點(diǎn)云質(zhì)量相當(dāng)于 64 線激光雷達(dá)，但成本僅為激光雷達(dá)的 1/10。知名研究機(jī)構(gòu)Yole預(yù)測全球4D毫米波雷達(dá)的市場規(guī)模在2027年有望達(dá)到35億美元。至2025年，中國車載4D毫米波雷達(dá)市場規(guī)模在悲觀、中性、樂觀情況下有望分別達(dá)到1.9億美元、3.6億美元和5.4億美元。

據(jù)不完全統(tǒng)計，相比于去年統(tǒng)計，國內(nèi)4D毫米波雷達(dá)生產(chǎn)研發(fā)企業(yè)數(shù)量可以說是暴增，國內(nèi)已超過20家本土企業(yè)，眼下4D毫米波雷達(dá)賽道已非常擁擠。毫米波雷達(dá)也在朝著高集成、高分辨率發(fā)展，成像毫米波雷達(dá)成為各雷達(dá)廠商的下一步角逐點(diǎn)。

5G通訊技術(shù)

移動通信產(chǎn)業(yè)的新發(fā)動機(jī)---5G

“5G”一詞通常用于指代第 5 代移動網(wǎng)絡(luò)。5G 是繼之前的標(biāo)準(zhǔn)（1G、2G、3G、4G 網(wǎng)絡(luò)）之后的最新全球無線標(biāo)準(zhǔn)，并為數(shù)據(jù)密集型應(yīng)用提供更高的帶寬。除其他好處外，5G 有助于建立一個新的、更強(qiáng)大的網(wǎng)絡(luò)，該網(wǎng)絡(luò)能夠支持通常被稱為 IoT 或“物聯(lián)網(wǎng)”的設(shè)備爆炸式增長的連接——該網(wǎng)絡(luò)不僅可以連接人們通常使用的端點(diǎn)，還可以連接一系列新設(shè)備，包括各種家用物品和機(jī)器。公認(rèn)的5G的優(yōu)勢是：

?具有更高可用性和容量的更可靠的網(wǎng)絡(luò)

?更高的峰值數(shù)據(jù)速度（多 Gbps）

?超低延遲

與前幾代網(wǎng)絡(luò)不同，5G 網(wǎng)絡(luò)利用在 26 GHz 至 40 GHz 范圍內(nèi)運(yùn)行的高頻波長（通常稱為毫米波）。由于干擾建筑物、樹木甚至雨等物體，在這些高頻下會遇到傳輸損耗，因此需要更高功率和更高效的電源。5G部署最初可能會以增強(qiáng)型移動寬帶應(yīng)用為中心，滿足以人為中心的多媒體內(nèi)容、服務(wù)和數(shù)據(jù)接入需求。增強(qiáng)型移動寬帶用例將包括全新的應(yīng)用領(lǐng)域、性能提升的需求和日益無縫的用戶體驗，超越現(xiàn)有移動寬帶應(yīng)用所支持的水平。

毫米波是5G的關(guān)鍵技術(shù)

毫米波通信是未來無線移動通信重要發(fā)展方向之一，目前已經(jīng)在大規(guī)模天線技術(shù)、低比特量化ADC、低復(fù)雜度信道估計技術(shù)、功放非線性失真等關(guān)鍵技術(shù)上有了明顯研究進(jìn)展。但是隨著新一代無線通信對無線寬帶通信網(wǎng)絡(luò)提出新的長距離、高移動、更大傳輸速率的特殊應(yīng)用場景的需求，針對毫米波無線通信的理論研究與系統(tǒng)設(shè)計面臨重大挑戰(zhàn)，開展面向長距離、高移動毫米波無線寬帶系統(tǒng)的基礎(chǔ)理論和關(guān)鍵技術(shù)研究，已經(jīng)成為新一代寬帶移動通信最具潛力的研究方向之一。

毫米波的優(yōu)勢：毫米波由于其頻率高、波長短，具有如下特點(diǎn)：

頻譜寬，配合各種多址復(fù)用技術(shù)的使用可以極大提升信道容量，適用于高速多媒體傳輸業(yè)務(wù)；可靠性高，較高的頻率使其受干擾很少，能較好抵抗雨水天氣的影響，提供穩(wěn)定的傳輸信道；方向性好，毫米波受空氣中各種懸浮顆粒物的吸收較大，使得傳輸波束較窄，增大了竊聽難度，適合短距離點(diǎn)對點(diǎn)通信；波長極短，所需的天線尺寸很小，易于在較小的空間內(nèi)集成大規(guī)模天線陣。毫米波的缺點(diǎn)：毫米波也有一個主要缺點(diǎn)，那就是不容易穿過建筑物或者障礙物，并且可以被葉子和雨水吸收。這也是為什么5G網(wǎng)絡(luò)將會采用小基站的方式來加強(qiáng)傳統(tǒng)的蜂窩塔。

5G網(wǎng)絡(luò)的優(yōu)勢

5G網(wǎng)絡(luò)（5G Network）是第五代移動通信網(wǎng)絡(luò)，其峰值理論傳輸速度可達(dá)20Gbps，合2.5GB每秒，比4G網(wǎng)絡(luò)的傳輸速度快10倍以上。舉例來說，一部1G的電影可在4秒之內(nèi)下載完成。隨著5G技術(shù)的誕生，用智能終端分享3D電影、游戲以及超高畫質(zhì)（UHD）節(jié)目的時代正向我們走來。

(一)5G網(wǎng)絡(luò)通信技術(shù)傳輸速度快：5G網(wǎng)絡(luò)通信技術(shù)是當(dāng)前世界上最先進(jìn)的一種網(wǎng)絡(luò)通信技術(shù)之一。相比于被普遍應(yīng)用的4G網(wǎng)絡(luò)通信技術(shù)來講，5G網(wǎng)絡(luò)通信技術(shù)在傳輸速度上有著非常明顯的優(yōu)勢，在傳輸速度上的提高在實(shí)際應(yīng)用中十分具有優(yōu)勢，傳輸速度的提高是一個高度的體現(xiàn)，是一個進(jìn)步的體現(xiàn)。5G網(wǎng)絡(luò)通信技術(shù)應(yīng)用在文件的傳輸過程中，傳輸速度的提高會大大縮短傳輸過程所需要的時間，對于工作效率的提高具有非常重要的作用。所以5G網(wǎng)絡(luò)通信技術(shù)應(yīng)用在當(dāng)今的社會發(fā)展中會大大提高社會進(jìn)步發(fā)展的速度，有助于人類社會的快速發(fā)展。

(二)5G網(wǎng)絡(luò)通信技術(shù)傳輸?shù)姆€(wěn)定性：5G網(wǎng)絡(luò)通信技術(shù)不僅做到了在傳輸速度上的提高，在傳輸?shù)姆€(wěn)定性上也有突出的進(jìn)步。5G網(wǎng)絡(luò)通信技術(shù)應(yīng)用在不同的場景中都能進(jìn)行很穩(wěn)定的傳輸，能夠適應(yīng)多種復(fù)雜的場景。所以5G網(wǎng)絡(luò)通信技術(shù)在實(shí)際的應(yīng)用過程中非常實(shí)用，傳輸穩(wěn)定性的提高使工作的難度降低，工作人員在使用5G網(wǎng)絡(luò)通信技術(shù)進(jìn)行工作時，由于5G網(wǎng)絡(luò)通信技術(shù)的傳輸能力具有較高的穩(wěn)定性，因此不會因為工作環(huán)境的場景復(fù)雜而造成傳輸時間過長或者傳輸不穩(wěn)定的情況，會大大提高工作人員的工作效率。

(三)5G網(wǎng)絡(luò)通信技術(shù)的高頻傳輸技術(shù)：高頻傳輸技術(shù)是5G網(wǎng)絡(luò)通信技術(shù)的核心技術(shù)，高頻傳輸技術(shù)正在被多個國家同時進(jìn)行研究。低頻傳輸?shù)馁Y源越來越緊張，而5G網(wǎng)絡(luò)通信技術(shù)的運(yùn)行使用需要更大的頻率帶寬，低頻傳輸技術(shù)已經(jīng)滿足不了5G網(wǎng)絡(luò)通信技術(shù)的工作需求，所以要更加積極主動的去探索去開發(fā)。高頻傳輸技術(shù)在5G網(wǎng)絡(luò)通信技術(shù)的應(yīng)用中起到了不可忽視的作用。

5G網(wǎng)絡(luò)的應(yīng)用

（1）高速傳輸數(shù)據(jù)?，F(xiàn)如今，4G網(wǎng)絡(luò)通信在人們的日常生活與工作中已經(jīng)得到普及應(yīng)用，5G網(wǎng)絡(luò)通信以此為基礎(chǔ)提高傳輸數(shù)據(jù)的效率，傳輸速度達(dá)到3.6G/s，不僅節(jié)省大量空間，還能提高網(wǎng)絡(luò)通信服務(wù)的安全性。當(dāng)下網(wǎng)絡(luò)通信技術(shù)還在不斷發(fā)展，不久的將來數(shù)據(jù)傳輸速率會大于10G/s，遠(yuǎn)程控制應(yīng)用在這樣的前提下會廣泛普及于人們的生活。另外，5G網(wǎng)絡(luò)通信延時較短，約1ms，能滿足有較高精度要求的遠(yuǎn)程控制的實(shí)際應(yīng)用，例如車輛自動駕駛、電子醫(yī)療等等，通過更短的網(wǎng)絡(luò)延時進(jìn)一步提高5G網(wǎng)絡(luò)通信遠(yuǎn)程控制應(yīng)用的安全性，不斷完善各項功能。

（2）強(qiáng)化網(wǎng)絡(luò)兼容。對于不同的網(wǎng)絡(luò)，兼容性一直是其發(fā)展環(huán)節(jié)共同面對的問題，只有解決好這一問題，就能在市場上大大提高對應(yīng)技術(shù)的占有率。只是當(dāng)下的情況表明還沒有網(wǎng)絡(luò)通信技術(shù)有良好兼容性，即便有也存在較為嚴(yán)重的局限性。然而5G網(wǎng)絡(luò)通信最顯著的一個特點(diǎn)及優(yōu)勢就是兼容性強(qiáng)大，能在網(wǎng)絡(luò)通信的應(yīng)用及發(fā)展中滿足不同設(shè)備的正常使用，同時有效融合類型不同、階段不同的網(wǎng)絡(luò)，大大增加應(yīng)用5G網(wǎng)絡(luò)通信的人群，在不同階段實(shí)現(xiàn)不同網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)的兼容，大大降低網(wǎng)絡(luò)維護(hù)費(fèi)用，節(jié)約成本，獲取最大化的經(jīng)濟(jì)效益。

（3）協(xié)調(diào)合理規(guī)劃。移動市場正在高速發(fā)展，市場中有多種通信系統(tǒng)，5G網(wǎng)絡(luò)通信想要在激烈的市場競爭中立足，就務(wù)必要協(xié)調(diào)合理規(guī)劃多種網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)，協(xié)同管理多制式網(wǎng)絡(luò)，在不同環(huán)境里讓用戶獲得優(yōu)質(zhì)服務(wù)和體驗。盡管5G網(wǎng)絡(luò)通信具有3G和4G等通信技術(shù)的優(yōu)勢，但要實(shí)現(xiàn)多個網(wǎng)絡(luò)的協(xié)作，才能最大限度發(fā)揮5G網(wǎng)絡(luò)通信的優(yōu)勢，所以在應(yīng)用5G網(wǎng)絡(luò)通信的過程中，利用中央資源管理器促進(jìn)用戶和數(shù)據(jù)的解耦，優(yōu)化網(wǎng)絡(luò)配置，完成均衡負(fù)載的目標(biāo)。

（4）滿足業(yè)務(wù)需求。網(wǎng)絡(luò)通信的應(yīng)用及發(fā)展的根本目標(biāo)始終是滿足用戶需求，從2G時代到4G時代，人們對網(wǎng)絡(luò)通信的需求越來越多元化，網(wǎng)絡(luò)通信技術(shù)也在各方面有所完善，應(yīng)用5G網(wǎng)絡(luò)通信勢必也要滿足用戶需求，優(yōu)化用戶體驗，實(shí)現(xiàn)無死角、全方位的網(wǎng)絡(luò)覆蓋，無論用戶位于何處都可以享受優(yōu)質(zhì)網(wǎng)絡(luò)通信服務(wù)，并且不管是偏遠(yuǎn)地區(qū)還是城市都能確保網(wǎng)絡(luò)通信性能的穩(wěn)定性。在今后的應(yīng)用及發(fā)展中，5G網(wǎng)絡(luò)通信最重要的目標(biāo)之一就是不受地域和流量等因素的影響，實(shí)現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)通信服務(wù)的穩(wěn)定性和獨(dú)立性。

毫米波雷達(dá)

毫米波雷達(dá)，是工作在毫米波波段（millimeter wave ）探測的雷達(dá)。通常毫米波是指30～300GHz頻域(波長為1～10mm)的。毫米波的波長介于微波和厘米波之間，因此毫米波雷達(dá)兼有微波雷達(dá)和光電雷達(dá)的一些優(yōu)點(diǎn)。同厘米波導(dǎo)引頭相比，毫米波導(dǎo)引頭具有體積小、質(zhì)量輕和空間分辨率高的特點(diǎn)。與紅外、激光、電視等光學(xué)導(dǎo)引頭相比，毫米波導(dǎo)引頭穿透霧、煙、灰塵的能力強(qiáng)，具有全天候(大雨天除外)全天時的特點(diǎn)。另外，毫米波導(dǎo)引頭的抗干擾、反隱身能力也優(yōu)于其他微波導(dǎo)引頭 。毫米波雷達(dá)能分辨識別很小的目標(biāo)，而且能同時識別多個目標(biāo)；具有成像能力，體積小、機(jī)動性和隱蔽性好，在戰(zhàn)場上生存能力強(qiáng)。毫米波雷達(dá)工作在毫米波段。通常毫米波是指30～300GHz頻段(波長為1～10mm)。毫米波的波長介于厘米波和光波之間，因此毫米波兼有微波制導(dǎo)和光電制導(dǎo)的優(yōu)點(diǎn)。同厘米波導(dǎo)引頭相比，毫米波導(dǎo)引頭具有體積小、質(zhì)量輕和空間分辨率高的特點(diǎn)。與紅外、激光、電視等光學(xué)導(dǎo)引頭相比，毫米波導(dǎo)引頭穿透霧、煙、灰塵的能力強(qiáng)，具有全天候(大雨天除外)全天時的特點(diǎn)。另外，毫米波導(dǎo)引頭的抗干擾、反隱身能力也優(yōu)于其他微波導(dǎo)引頭 。

毫米波雷達(dá)的優(yōu)勢劣勢

優(yōu)勢：光波在大氣中傳播衰減嚴(yán)重，器件加工精度要求高。毫米波與光波相比，它們利用大氣窗口（毫米波與亞毫米波在大氣中傳播時，由于氣體分子諧振吸收所致的某些衰減為極小值的頻率）傳播時的衰減小，受自然光和熱輻射源影響小。為此，它們在通信、雷達(dá)、制導(dǎo)、遙感技術(shù)、射電天文學(xué)和波譜學(xué)方面都有重大的意義。利用大氣窗口的毫米波頻率可實(shí)現(xiàn)大容量的衛(wèi)星-地面通信或地面中繼通信。利用毫米波天線的窄波束和低旁瓣性能可實(shí)現(xiàn)低仰角精密跟蹤雷達(dá)和成像雷達(dá)。在遠(yuǎn)程導(dǎo)彈或航天器重返大氣層時，需采用能順利穿透等離子體的毫米波實(shí)現(xiàn)通信和制導(dǎo)。高分辨率的毫米波輻射計適用于氣象參數(shù)的遙感。用毫米波和亞毫米波的射電天文望遠(yuǎn)鏡探測宇宙空間的輻射波譜可以推斷星際物質(zhì)的成分。優(yōu)勢主要有以下幾點(diǎn)：

（1）小天線口徑、窄波束：高跟蹤和引導(dǎo)精度；易于進(jìn)行低仰角跟蹤，抗地面多徑和雜波干擾；對近空目標(biāo)具有高橫向分辨力；對區(qū)域成像和目標(biāo)監(jiān)視具備高角分辨力；窄波束的高抗干擾性能；高天線增益；容易檢測小目標(biāo)，包括電力線、電桿和彈丸等。

（2）大帶寬：具有高信息速率，容易采用窄脈沖或?qū)拵д{(diào)頻信號獲得目標(biāo)的細(xì)節(jié)結(jié)構(gòu)特征；具有寬的擴(kuò)譜能力，減少多徑、雜波并增強(qiáng)抗干擾能力；相鄰頻率的雷達(dá)或毫米波識別器工作，易克服相互干擾；高距離分辨力，易得到精確的目標(biāo)跟蹤和識別能力。

（3）高多普勒頻率：慢目標(biāo)和振動目標(biāo)的良好檢測和識別能力；易于利用目標(biāo)多普勒頻率特性進(jìn)行目標(biāo)特征識別；對干性大氣污染的穿透特性，提供在塵埃、煙塵和干雪條件下的良好檢測能力。

（4）良好的抗隱身性能：當(dāng)前隱身飛行器上所涂覆的吸波材料都是針對厘米波的。根據(jù)國外的研究，毫米波雷達(dá)照射的隱身目標(biāo)，能形成多部位較強(qiáng)的電磁散射，使其隱身性能大大降低，所以，毫米波雷達(dá)還具有反隱身的潛力。

劣勢：毫米波在雷達(dá)中應(yīng)用的主要限制有：雨、霧和濕雪等高潮濕環(huán)境的衰減，以及大功率器件和插損的影響降低了毫米波雷達(dá)的探測距離；樹叢穿透能力差，相比微波，對密樹叢穿透力低；元器件成本高，加工精度相對要求高，單片收發(fā)集成電路的開發(fā)相對遲緩。

毫米波雷達(dá)的應(yīng)用需求

（1）高精度多維搜索測量：進(jìn)行高精度距離、方位、頻率和空間位置的測量定位；

（2）雷達(dá)安裝平臺有體積、重量、振動和其它環(huán)境的嚴(yán)格要求：毫米波雷達(dá)天線尺寸小、重量輕，容易滿足便攜、彈載、車載、機(jī)載和星載等不同平臺的特殊環(huán)境要求；

（3）目標(biāo)特征提取和分類識別：毫米波雷達(dá)高分辨力、寬工作頻帶、大數(shù)值的多普勒頻率響應(yīng)、短的波長易獲得目標(biāo)細(xì)節(jié)特征和清晰輪廓成像等特點(diǎn)，適于目標(biāo)分類和識別的重要戰(zhàn)術(shù)要求；

（4）小目標(biāo)和近距離探測：毫米波短波長對應(yīng)的光學(xué)區(qū)尺寸較小，相對微波雷達(dá)更適于小目標(biāo)探測。除特殊的空間目標(biāo)觀測等遠(yuǎn)程毫米波雷達(dá)外，一般毫米波雷達(dá)適用于30 km 以下的近距離探測；

（5）抗電子戰(zhàn)干擾性強(qiáng)：毫米波窗口可用頻段寬，易進(jìn)行寬頻帶擴(kuò)頻和跳頻設(shè)計。同時針對毫米波雷達(dá)的偵察和干擾設(shè)備面臨寬頻帶、大氣衰減和窄波束等干擾難題，毫米波雷達(dá)相對微波雷達(dá)具有更好的抗干擾能力。

毫米波雷達(dá)的具體應(yīng)用

①導(dǎo)彈制導(dǎo)：毫米波雷達(dá)的主要用途之一是戰(zhàn)術(shù)導(dǎo)彈的末段制導(dǎo)。毫米波導(dǎo)引頭具有體積小、電壓低和全固態(tài)等特點(diǎn)，能滿足彈載環(huán)境要求。當(dāng)工作頻率選在35吉赫或94吉赫時，天線口徑一般為10～20厘米。此外，毫米波雷達(dá)還用于波束制導(dǎo)系統(tǒng)，作為對近程導(dǎo)彈的控制。

②目標(biāo)監(jiān)視和截獲：毫米波雷達(dá)適用于近程、高分辨力的目標(biāo)監(jiān)視和目標(biāo)截獲，用于對低空飛行目標(biāo)、地面目標(biāo)和外空目標(biāo)進(jìn)行監(jiān)測。

③炮火控制和跟蹤：毫米波雷達(dá)可用于對低空目標(biāo)的炮火控制和跟蹤，已研制成94吉赫的單脈沖跟蹤雷達(dá)。

④雷達(dá)測量：高分辨力和高精度的毫米波雷達(dá)可用于測量目標(biāo)與雜波特性。這種雷達(dá)一般有多個工作頻率、多種接收和發(fā)射極化形式和可變的信號波形。目標(biāo)的雷達(dá)截面積測量采用頻率比例的方法。利用毫米波雷達(dá)，對于按比例縮小了的目標(biāo)模型進(jìn)行測量，可得到在較低頻率上的雷達(dá)目標(biāo)截面積。此外，毫米波雷達(dá)在地形跟蹤、導(dǎo)彈引信、船用導(dǎo)航等方面也有應(yīng)用。

隨著電動汽車和自動駕駛技術(shù)的迅速發(fā)展，車載激光雷達(dá)（LiDAR）已成為這一領(lǐng)域的關(guān)鍵技術(shù)。它為汽車提供高精度的三維環(huán)境感知能力，是實(shí)現(xiàn)安全自動駕駛的核心組件之一。然而，激光雷達(dá)系統(tǒng)在運(yùn)行過程中會產(chǎn)生大量熱量，因此，有效的熱管理以及導(dǎo)熱界面材料對于保證其性能和穩(wěn)定性至關(guān)重要。在這方面，盛恩AF系列非硅導(dǎo)熱片展現(xiàn)出了獨(dú)特的優(yōu)勢。

車載激光雷達(dá)的工作原理與應(yīng)用

車載激光雷達(dá)通過發(fā)射激光脈沖并測量其與物體的反射時間來確定物體的位置和距離，從而創(chuàng)建精確的三維環(huán)境映射。這項技術(shù)在自動駕駛汽車中被廣泛應(yīng)用于實(shí)時環(huán)境掃描、障礙物檢測和車道辨識等多個方面，為自動駕駛提供了可靠的數(shù)據(jù)支持。

車載激光雷達(dá)的熱管理需求

由于高強(qiáng)度的運(yùn)作，激光雷達(dá)系統(tǒng)的核心組件，如激光發(fā)射器和光學(xué)傳感器，會產(chǎn)生大量的熱量。如果不加以有效管理，過熱可能導(dǎo)致系統(tǒng)性能下降、精度損失甚至損壞設(shè)備。因此，高效的熱管理系統(tǒng)對于維持車載激光雷達(dá)的正常運(yùn)行至關(guān)重要。

激光雷達(dá)，也稱光學(xué)雷達(dá)（LIght Detection And Ranging）是激光探測與測距系統(tǒng)的簡稱，它通過測定傳感器發(fā)射器與目標(biāo)物體之間的傳播距離，分析目標(biāo)物體表面的反射能量大小、反射波譜的幅度、頻率和相位等信息，從而呈現(xiàn)出目標(biāo)物精確的三維結(jié)構(gòu)信息。

自上世紀(jì)60年代激光被發(fā)明不久，激光雷達(dá)就大規(guī)模發(fā)展起來。目前激光雷達(dá)廠商主要使用波長為 905nm 和 1550nm 的激光發(fā)射器，波長為 1550nm 的光線不容易在人眼液體中傳輸，這意味著采用波長為 1550nm 激光的激光雷達(dá)的功率可以相當(dāng)高，而不會造成視網(wǎng)膜損傷。更高的功率，意味著更遠(yuǎn)的探測距離，更長的波長，意味著更容易穿透粉塵霧霾。但受制于成本原因，生產(chǎn)波長為1550納米的激光雷達(dá)，要求使用昂貴的砷化鎵材料。廠商更多選擇使用硅材料制造接近于可見光波長的 905nm 的激光雷達(dá)，并嚴(yán)格限制發(fā)射器的功率，避免造成眼睛的永久性損傷。

而測距原理上目前主要以飛行時間（time of flight）法為主，利用發(fā)射器發(fā)射的脈沖信號和接收器接受到的反射脈沖信號的時間間隔來計算和目標(biāo)物體的距離。

也有使用相干法，即為調(diào)頻連續(xù)波（FMCW）激光雷達(dá)發(fā)射一束連續(xù)的光束，頻率隨時間穩(wěn)定地發(fā)生變化。由于源光束的頻率在不斷變化，光束傳輸距離的差異會導(dǎo)致頻率的差異，將回波信號與本振信號混頻并經(jīng)低通濾波后，得到的差頻信號是光束往返時間的函數(shù)。調(diào)頻連續(xù)波激光雷達(dá)不會受到其他激光雷達(dá)或太陽光的干擾且無測距盲區(qū)；還可以利用多普勒頻移測量物體的速度和距離。調(diào)頻延續(xù)波 LiDAR 概念并不新穎，但是面對的技術(shù)挑戰(zhàn)不少，例如發(fā)射激光的線寬限制、線性調(diào)頻脈沖的頻率范圍、線性脈沖頻率變化的線性度，以及單個線性調(diào)頻脈沖的可復(fù)制性等。

關(guān)于 FMCW 的原理，可以閱讀本系列的下一篇文章：Yvon Shong：走進(jìn)自動駕駛傳感器（二）——毫米波雷達(dá)

調(diào)幅連續(xù)波（AMCW）激光雷達(dá)與基本的飛行時間系統(tǒng)相似的是，調(diào)幅連續(xù)波激光雷達(dá)發(fā)射一個信號，測量激光反射回來的時間。但區(qū)別在于，時間飛行系統(tǒng)只發(fā)射一個脈沖，調(diào)幅連續(xù)波 LiDAR 通過改變激光二極管中的極電流來調(diào)整發(fā)射光強(qiáng)度，從而實(shí)現(xiàn)調(diào)制。激光雷達(dá)應(yīng)用于測繪主要有測距、定位以及地表物體的三維繪制；其達(dá)作為一種重要的傳感器，目前正在自動駕駛領(lǐng)域和無人飛行器領(lǐng)域得到廣泛應(yīng)用。