高速机电 | 智慧公路毫米波雷达感知精度与安装注意事项

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作为新一代智慧公路功能实现的重要支撑路侧感知单元(如毫米波雷达、高清摄像头、激光雷达等）能够实时获取道路交通信息并将感知数据传输至车路协同云平台，实现车辆与交通基础设施之间的深度融合与高效协同，达到优化车辆通行、提升道路安全、缓解交通拥堵的目的。

其中路侧毫米波雷达是一种工作在毫米波波段的雷达，可以利用短波电磁波信号获取道路中目标的距离、速度、角度等信息。与高清摄像头和激光雷达相比，毫米波雷达具有抗干扰能力强、数据处理量小、造价相对较低等优势，被广泛应用于道路交通流运行状态监测与智能管控、车路协同与自动驾驶等功能场景中。

本文基于《智慧公路毫米波雷达感知精度分析与验证》一文，解读毫米波雷达如何工作、在什么情况下容易“看错”，以及如何优化部署与数据应用。

一、毫米波雷达的工作原理

毫米波雷达通过发射毫米波信号并接收回波，计算车辆的距离、速度和角度，再通过信号处理和点云计算，最终确定车辆的边界框位置。整个过程分为两个阶段：

1. 信号处理阶段：计算车辆反射点的位置，受雷达自身测距、测角误差影响；
2. 点云处理阶段：将多个反射点聚类成车辆轮廓，受点云分布均匀性影响。

安装在道路路侧的毫米波雷达因受到角度分辨率低、仰角测量精度低、信号回波噪声干扰等影响，在部分范围内对于车辆等交通目标的感知与跟踪精度较低。

二、毫米波雷达感知精度分析

采用77GHz交通毫米波雷达，安装在路侧灯杆，距离地面高度6m，可感知前方250m 道路范围内目标的位置坐标。

通过仿真与实测分析，研究者发现毫米波雷达在以下情况下感知误差显著增大：

1. 纵向距离过近或过远

车辆距离雷达小于30米 时，雷达容易将车辆位置向前偏移（误判为更靠前）；

车辆距离雷达大于200米 时，雷达容易将车辆位置向后偏移（误判为更靠后）；

在 30~110米 范围内，雷达纵向误差较小（通常低于0.5米）。

1. 横向偏离雷达中心光束

车辆横向偏离雷达中心 超过5米 时，雷达容易将车辆位置向偏离侧偏移；

横向误差常超过0.5米，影响车道级定位精度。

1. 车辆姿态变化（如变道）

车辆航向角 超过40° 时（如大幅转向或变道），雷达横向误差显著增大；

误差常超过0.5米，且偏向车身侧面。

三、雷达数据的处理

• 高精度区间：车辆航向角＜10°，距离雷达30~100米，横向偏离＜5米 ，误差＜0.5米，数据可直接使用；
• 中精度区间：车辆航向角10°~40°，或距离雷达110~200米 ，差0.5~1米，建议进行位置校正；
• 低精度区间：距离＞200米或航向角＞40° ， 误差＞1米，建议弃用或谨慎使用。

四、设备部署优化建议

• 布设间距：相邻雷达间距不宜过大，应保证其高精度感知区域相互重叠；
• 布设位置：尽量靠近道路中线，减少横向偏差；
• 宽路或弯道路段：应考虑增设雷达，避免车辆偏离中心光束或转角过大。

五、结语

雷达纵向感知精度主要受到与车辆相对位置的影响，车辆位置感知结果会向车头或车尾方向显著偏移；雷达横向感知精度主要受到车辆横向位置及相对姿态的影响，车辆位置感知结果会向车身侧向偏移。

本文的雷达测试还是基于试验场，所以不代表高速公路各个厂家的雷达，而且相关测试及仿真都是在2023年做的。

相关部署建议是高速机电工程中大家熟知的部分，所以本文了解即可。

参考文献：[1]赵聪,师钰鹏,丁德隆,等.智慧公路毫米波雷达感知精度分析与验证[J].中国公路学报, 2024, 37(1):205-214

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