毫米波雷达——全天候全天时工作
毫米波雷达，顾名思义，就是工作在毫米波频段的雷达。毫米波（Millimeter-Wave，缩写：MMW），是指长度在1~10mm的电磁波，对应的频率范围为30~300GHz。如图2，毫米波位于微波与远红外波相交叠的波长范围，所以毫米波兼有这两种波谱的优点，同时也有自己独特的性质。毫米波的理论和技术分别是微波向高频的延伸和光波向低频的发展。
根据波的传播理论，频率越高，波长越短，分辨率越高，穿透能力越强，但在传播过程的损耗也越大，传输距离越短；相对地，频率越低，波长越长，绕射能力越强，传输距离越远。所以与微波相比，毫米波的分辨率高、指向性好、抗干扰能力强和探测性能好。与红外相比，毫米波的大气衰减小、对烟雾灰尘具有更好的穿透性、受天气影响小。这些特质决定了毫米波雷达具有全天时全天候的工作能力。
大气窗口和毫米波雷达的频段划分
通常大气层中水汽、氧气会对电磁波有吸收作用，目前绝大多数毫米波应用研究集中在几个“大气窗口”频率和三个“衰减峰”频率上。所谓的“大气窗口”是指电磁波通过大气层较少被反射、吸收和散射的那些透射率高的波段。如图3，我们可以看到毫米波传播受到衰减较小的“大气窗口”主要集中在35GHz、45GHz、94GHz、140GHz、220GHz频段附近。而在60GHz、120GHz、180GHz频段附近衰减出现极大值，即“衰减峰”。一般说来，“大气窗口”频段比较适用于点对点通信，已被低空空地导弹和地基雷达所采用，而“衰减峰”频段被多路分集的隐蔽网络和系统优先选用，用以满足网络安全系数的要求。
图1 电磁波谱图
图2毫米波不同频段大气衰减趋势图
目前，各大国的车载雷达频段主要集中在在24GHz、60GHz和77GHz这3个频段，如表1展示了主要国家车载雷达频率划分情况。其中，24GHz的波长是1.25cm（虽然24GHz的波长是1.25cm，但是目前业界也依然将其称之为毫米波），60GHz是5mm，77GHz的波长则更短，只有3.9mm。正如前面所说，频率越高波长越短，分辨率、精准度就越高。所以，精度更高的77GHz雷达正努力成为汽车领域主流传感器。
表1 主要国家车载雷达频率划分情况
毫米波雷达：唯一能够“全天候全天时”工作的ADAS核心传感器
表1 主要国家车载雷达频率划分情况
毫米波雷达的测距与测速原理
雷达，是英文RADAR的音译，源于Radio Detection and Ranging的缩写，意思为“无线电探测和测距”，即用无线电的方法发现目标并测定它们的空间位置，这也揭示了雷达最重要任务就是检测与目标物体的距离、速度和方向。
毫米波雷达测距原理很简单，就是把无线电波（毫米波）发出去，然后接收回波，根据收发的时间差测得目标的位置数据和相对距离。根据电磁波的传播速度，可以确定目标的距离公式为：s=ct/2，其中s为目标距离，t为电磁波从雷达发射出去到接收到目标回波的时间，c为光速。
毫米波雷达测速是基于多普勒效应（Doppler Effect）原理。所谓多普勒效应就是，当声音、光和无线电波等振动源与观测者以相对速度v运动时，观测者所收到的振动频率与振动源所发出的频率有不同。因为这一现象是奥地利科学家多普勒最早发现的，所以称之为多普勒效应。也就是说，当发射的电磁波和被探测目标有相对移动，回波的频率会和发射波的频率不同。当目标向雷达天线靠近时，反射信号频率将高于发射信号频率；反之，当目标远离天线而去时，反射信号频率将低于发射信号频率，如图5。由多普勒效应所形成的频率变化叫做多普勒频移，它与相对速度v成正比，与振动的频率成反比。如此，通过检测这个频率差，可以测得目标相对于雷达的移动速度，也就是目标与雷达的相对速度。根据发射脉冲和接收的时间差，可以测出目标的距离。
毫米波雷达在汽车ADAS中的主要应用
对于车辆安全来说，最主要的判断依据就是两车之间的相对距离和相对速度信息，特别车辆在高速行驶中，如果两车的距离过近，是容易导致追尾事故。凭借出色的测距测速能力，毫米波雷达被广泛地应用在自适应巡航控制（ACC）、前向防撞报警（FCW）、盲点检测（BSD）、辅助停车（PA）、辅助变道（LCA）等汽车ADAS中。
通常，为了满足不同距离范围的探测需要，一辆汽车上会安装多颗短程、中程和长程毫米波雷达。其中24GHz雷达系统主要实现近距离探测（SRR），77GHz雷达系统主要实现中远距离的探测（LRR）。不同的毫米波雷达“各司其职”，在车辆前方、车身和后方发挥不同的作用。
毫米波雷达的其它应用
毫米波雷达除了汽车ADAS应用，还在无人机、安防、智能交通、工业以及军用领域发挥着非常重要的作用。
·无人机：主要应用体现在定高和避障两个方面。
·安防：主要应用在一些重要的区域的安全警戒。
·智能交通：主要应用于车辆检测、交通量调查、交通事件检测、交通诱导、超速监测、电子卡口、电子警察和红绿灯控制等。
·工业：主要应用于工业液位计、挖掘机、重型推土机、高压电线塔附近安全施工、生产安全监测等。
·军用：主要应用于雷达探测、导弹制导、卫星遥感、电子对抗等。
