毫米波雷达发力智能交通，频段问题也随之而来

在谈了这么多年的智能交通后，最常用的还是摄像头这一传感器，单靠这一传感器及围绕它搭建的交通控制系统，已经为城市规划、流量管控献力不少。但随着城市交通管理愈发趋于智能化，摄像头开始从各方面出现瓶颈，比如探测距离、探测精度和抗环境干扰等性能缺陷，致使枢纽控制、速度追踪、车辆计数，以及碰撞预防衍生的新兴应用带来的挑战越来越难解决，需要别的传感器来充当二号位甚至主力，补足感知上的空缺，其中之一就是毫米波雷达。
 
交通雷达为何选择毫米波
 
没错，不只是车载雷达，路侧端同样有毫米波雷达大展拳脚的空间，而且不仅仅是用于实现功能更复杂的交通控制，也是实现车路协同愿景的关键一环。
 
汽车上用到的毫米波雷达已然向我们展示了不少优点，比如穿透能力强、不受天气影响、体积小、分辨率高、测速与测距性能强等，再加上相关的雷达芯片、射频技术已经相对成熟，成本较低。这些优点在交通雷达上同样适用，尤其是不受天气影响这一点，配合高IP防护等级的模组设计，将常年在外风吹日晒的交通毫米波雷达形容成“风雨无阻”可以说毫不为过。
 
根据毫米波雷达的这些特性，从而衍生出了交通流量雷达、交通测速雷达等多种产品形式。得益于更高的分辨率，在交通流量雷达上能比摄像头获取更多的流量信息，方便对车流量进行更快的判断和管理，减少信息更新的时间。至于测速方面，毫米波雷达又比寻常的区间测速更加精确。与智能交通系统的结合下，其发挥的功用可以做到远超摄像头，比如刮碰判断、高峰流量管控等等。
 

IWR1642毫米波雷达芯片 / TI

 
 
固然引入毫米波雷达为智能交通带来了不少便利，但我们从汽车自动驾驶传感器方案中也可以看出，几乎没有哪家是单靠毫米波雷达来实现的，往往还有摄像头、激光雷达等传感器去解决探测距离、精度和目标分类上的挑战。
 
在车端，这些传感器虽然也有不少直接塞在一个模组里，但为了美观，并考虑到视场角限制需要照顾到360度的感知需求，往往是分散排布在车身上的。反观路侧端，这两大需求的影响就比较小了，所以一体机的形式反而更有吸引力。
 
雷视一体机成了交通雷达的新方向
 
在自动驾驶汽车上，我们已经见识到摄像头、毫米波雷达和激光雷达等各大传感器的传感器融合技术，为的就是实现更高的感知性能，将自动驾驶等级推向L3以上。交通领域同样如此，对于新铺设的交通枢纽或基础设施来说，直接选择雷视一体机或许是更好的选择。
 
我们也在上文毫米波雷达的优势中提到，毫米波雷达受天气的影响较小，而且成本相较激光雷达更低，所以毫米波雷达与摄像头的组合更顺应智能交通市场的选择。为此，海康威视、大华、雷森电子、数智元科技和集萃感知等视觉与雷达企业均推出了雷视一体机。

 

海康威视的雷达/雷视产品 / 海康威视

 
雷视一体机将毫米波雷达模组与摄像头模组进行传感器融合，毫米波雷达提供详细的深度点云数据，摄像头提供实时视频图像数据。两者的结合可以提供高分辨率、穿透性能强的全天候传感。与此同时，路侧端对于体积的要求不算高，这类一体机还能集成计算单元，完成一定的边缘计算工作。相较于单独的毫米波雷达系统，雷视一体机更适用于原本就对摄像头有很大需求的场景，比如交通枢纽或卡口等。
 
频段是个大问题
 
与此同时，目前不少交通毫米波雷达往往聚焦在24GHz和77GHz两个频段。不过，由于交通雷达的应用场景注定对速度分辨率提出了更高的要求，且与测速相关的多普勒频率与载波频率是成正比的关系，因此理论上77GHz毫米波雷达的速度分辨率是24GHz毫米波雷达的3倍，因此对于车辆时速的判断精度也可以提高至1kph甚至更高。

 

《汽车雷达无线电管理暂行规定》 / 工信部

 
然而频段的讨论还是看各国的监管，由于工信部去年底印发了《汽车雷达无线电管理暂行规定》，《规定》中将76GHz到79GHz的频段划给了汽车毫米波雷达，并明确表示“强调除国家无线电管理机构另有规定外，76-79GHz频段不能用于其他类型陆基雷达。”因此77GHz的交通毫米波雷达是否能在国内顺利落地，厂商是继续使用带宽有限的24GHz，还是选择多用于工业与物联网场景的60GHz，乃至气象毫米波雷达的94GHz频段，仍有待工信部无线电管理局的后续计划。
 
市场还在摸索和观望中
 
从应用方案上来看，智能交通用毫米波雷达归属于道路建设的范围，如此一来，出资方和客户明显是政府和交通集团，或者用于各大院校的研究。目前已经开展或进入测试阶段的项目并不算多，但也可以看出一些端倪。
 
去年，中国电信研究院与湘江智能、湖南电信成立了“车路协同联合创新实验室”，并计划了“长沙车路协同试点一期建设项目”。该项目由智芯云途公司承接，通过路侧智能化改造，提供车端、路端和云端的解决方案，预计实现车辆刮碰事故和道路拥堵状态的实时检测、交通态势全时段指标分析、绿波车速引导、公交车等特殊车辆优先通行五大应用场景。
 
而这个路侧智能化改造中，除了负责数据分析的边缘计算单元、负责车路C-V2X通信的路侧通信单元以外，还有基于摄像头、毫米波雷达与激光雷达的路侧感知单元。根据公开的采购与招标公告，智芯云途采购了来自联陆智能交通科技公司的毫米波雷达。联陆智能为德国大陆集团和中国联通智网成立的公司，他们提供的正是大陆集团的77GHz毫米波雷达ARS408-21。

 

ARS408-21毫米波雷达 / 大陆集团

 
几个交通运输工程排名靠前的院校中，同济大学在毫米波雷达的交通应用上最为活跃。同济大学不仅参与了港珠澳大桥的隧桥建设工作，其交通运输工程学院也开始在港珠澳大桥进行车辆行驶检测的测试与应用工作。根据采购信息可知，该方案同样采用了77GHz毫米波雷达，但几千米的隧道长度带来的反射干扰，无疑才是对毫米波雷达最大的挑战。至于以上提到的两大方案都用到了77GHz的毫米波雷达，在工信部规定下，如何继续开展相关测试与应用就难以判断了。
 
结语
 
毫米波雷达在智能交通上的应用前景很大，在国外与国内各省市纷纷开展车路协同建设工作的前提下，在这个数百亿美元的市场占比中相当可观。不过城市智能交通的建设并非一蹴而就，交通毫米波雷达目前与C-V2X有一定程度的绑定关系，单独为交通监控购置毫米波雷达系统依然是一笔少说百万级以上的支出，在相关方案完善之前，从雷达/MCU芯片原厂、模组厂商到方案厂商，毫米波雷达还是得继续降本才行。