MIMO雷達專題（〇）—— 總章

總章

1、毫米波雷達是什麼

毫米波是指波長介于1-10mm的電磁波，波長短、頻段寬，比較容易實作窄波束，雷達分辨率高，不易受幹擾。毫米波雷達是測量被測物體相對距離、現對速度、方位的高精度傳感器，早期被應用于軍事領域，随着雷達技術的發展與進步，毫米波雷達傳感器開始應用于汽車電子、無人機、智能交通等多個領域。

2、車載毫米波雷達發展現狀

目前車載毫米波雷達頻段主要集中在77GHz。24GHz的雷達測量距離較短，主要應用于汽車後方（24GHz雷達将被淘汰）。77GHz的雷達測量距離較長，主要應用于汽車前方和兩側。全球車載毫米波雷達的頻段會趨同于77GHz頻段（76-81GHz）。

77GHz比24GHz的諸多優勢：

1，頻段更高，提供更高測量精度，能夠檢測到較小物體。

2，超寬帶，高分辨率能檢測到超短距離，抗幹擾能力強。

3，天線和波長成正比，體積尺寸重量小型化。

圖1 24G和77G兩維檢測結果

除此之外，AIP、SIP等系統級內建技術使得毫米波雷達向着小型化方向發展。大規模陣列（48發48收）、多片級聯、MIMO、俯仰高分辨等技術探索與應用，将賦予毫米波雷達更加強大的場景感覺與态勢識别能力。

3、為什麼要使用MIMO技術

毫米波雷達最大的缺點是角度分辨率低，車載毫米波雷達一般采用相控陣天線進行測角，其天線設計與信号波長有着直接聯系。相同孔徑下，77GHz比24GHz能形成更窄的波束寬度，具有更高的角度分辨率，這點對于雷達遠端探測非常重要，這是由于極坐标系下角度分辨率單元對應的弧長随距離的增加而增大，例如5度的分辨率在200米處的弧長就有約17米，比一般道路都寬了，目标在橫向就無法區分了。

對于毫米波雷達系統工程師而言，角度分辨率的提升程度這還遠遠不夠，是以需要引入MIMO技術，在信号處理角度拓展實體孔徑，進一步增大角度分辨率。是以說，MIMO技術是一種基于硬體架構的信号處理算法。

關于MIMO雷達的定義，以及MIMO雷達的優劣，可參考本專欄的：《MIMO雷達淺談》

4、MIMO毫米波雷達與4D毫米波成像雷達的關系

4D毫米波成像雷達本質上屬于MIMO毫米波雷達，它是在現有MIMO毫米波雷達的基礎上，不僅增加了俯仰維天線陣列，進而提高了俯仰維分辨率，而且采用了大規模陣列或是多片級聯技術，增加了收發通道數目，提升了方位角分辨率。目标檢測結果由單點更新成了點雲。

正因為MIMO雷達的諸多優勢，車載毫米波雷達搭上了MIMO技術的“順風車”，朝着4D毫米波“成像”雷達方向發展。本專欄将結合4D毫米波成像雷達向大家展開介紹MIMO雷達技術，準備介紹以下這些内容，預計一年内更新完畢，歡迎在早期訂閱（後期文章多了以後價格會上浮）。

一、4D毫米波雷達硬體系統架構

二、4D毫米波雷達天線陣列優化設計

1、天線設計要點

2、4D天線陣列布局設計

三、4D毫米波雷達波形設計

1、波形設計技術點

2、TDM波形

3、OFDM波形

4、CDM波形

5、BPM波形

四、 4D毫米波波束賦形

五、 4D毫米波雷達誤差校正

1、誤差分類與影響

2、誤差校正技術

六、 4D毫米波雷達抗幹擾設計

1、幹擾類型與特點

2、抗幹擾方法

七、 4D毫米波雷達DOA估計—測角

1、單脈沖測角方法

2、各種超分辨算法

八、 4D毫米波雷達目标檢測—測距測速

1、測距方法

2、測速方法

九、 4D毫米波雷達資料處理

1、點雲融合與聚類

2、航迹處理

3、微多普勒分析

4、點雲識别