一文看懂毫米波雷达

以下文章来源于鲜枣课堂，作者小枣君

不久前，特斯拉公布了其最新的自动驾驶系统（FSD）方案，其中，硬件传感器部分呈现了两大变革：其一，前置摄像头数量由原先的3个缩减至2个，但分辨率得以提升；其二，特斯拉重新启用了曾一度弃用的毫米波雷达。

那为何特斯拉对毫米波雷达弃而后又重新启用呢？毫米波雷达又是怎么一回事呢？

什么是毫米波？

毫米波（mmWave），是一种频率在30GHz至300GHz之间的极高频（EHF）无线电磁波。

我们国内目前正在使用的4G/5G，电磁波频率在0.7-4.9GHz之间。毫米波的频率比它要高1-2个数量级。比毫米波频率更高一级的，则是太赫兹（THz）频段。

根据“波长×频率=光速”的公式，毫米波的波长在1毫米到10毫米之间。这也是它名字的由来。

毫米波，有什么特点？

毫米波位于微波与远红外波的交叠区，因此兼具两种频谱的特点。

首先，它的频谱带宽很宽（270GHz左右），所以，如果用于通信的话，可以实现更高的数据传输速率。

5G的频段就分为Sub-6G频段（FR1频段）和毫米波频段（FR2频段）两种。基于毫米波频段，可以轻松实现万兆（10Gbps）的下行速率。

5G频段

目前，在国外部分地区，毫米波频段已经商用。而国内，正在进行试点验证。

除了通信外，毫米波还有一个更强大的能力，那就是——感知。

毫米波的波长很短。越短的波长，对微小位移越敏感。所以，它具有极高的距离分辨率，可以检测出毫米级的移动或形变。

换句话说，毫米波具备了雷达的能力，可以感知非常微小的变动。

毫米波的天线和波束也很有特点。

根据理论和实践验证，当天线的长度为无线电信号波长的1/4时，天线的发射和接收转换效率最高。所以，波长越短，天线也就越短。毫米波的天线，可以做到毫米级。这就意味着，毫米波设备的尺寸可以更加小巧，减少空间占用。

同样也意味着，在相同的物理空间内，毫米波雷达可以集成更多的天线，从而形成更窄、更精准的波束（相同尺寸天线下，毫米波波束宽度仅为微波的1/10）。

这样的波束，不仅方向性好，而且能量集中，抗干扰能力强，能够显著提升目标定位精度。

当然了，毫米波也有弱点。

它的频率高，波长短，所以绕射能力比较差，虽然能够穿透塑料、衣服等非金属材料，但面对金属、墙体等障碍物，就会有比较明显的衰减，信号覆盖距离有限。

毫米波，可以用于什么场景？

如上所述，毫米波可以用于通信和感知两种用途。通信，因为频段暂未开放，暂不作讨论。重点了解一下感知，也就是毫米波雷达应用场景。

说到雷达，很多人都会想到天上的飞机。其实，在我们的日常生活中，也有很多的雷达应用场景，如在高速公路上，就有很多的测速雷达，监测车辆是否超速。

在一些特定场景下，如雾霾、沙尘等恶劣天气条件下，毫米波的穿透性要优于可见光和红外光，这使得毫米波在交通等室外领域有着独特优势。

在现在的组合辅助驾驶汽车上，其实也有很多毫米波雷达。凭借精度高、速度快、穿透力强的特点，它可以实时监测车辆周围的环境，包括其他车辆、行人、障碍物等，为组合辅助驾驶系统提供准确、实时的数据支持，避免碰撞事故的发生。

除了探测外部环境外，毫米波雷达也逐渐应用于尾门无接触开启、侧门防撞、车内生命检测等场景。

比如，当我们双手提着物品走向汽车时，尾门的毫米波雷达可以感知到我们的动作，自动开启，非常方便。在侧门防撞方面，毫米波雷达能够实时监测侧方障碍物，避免开门时发生碰撞。而在车内生命检测场景中，毫米波雷达可以精准地检测到车内是否有儿童或宠物，有效防止意外事故的发生。

毫米波投影脚踢尾门

在智能家居领域，毫米波雷达也有着广泛的应用，如它可以用作人体存在传感器，检测到人的移动后，自动开启灯光、空调等设备，提升居住的舒适性和便利性。它也可以用于手势识别等场景，为智能家居提供更加智能、便捷的控制方式。

在智慧养老领域，毫米波雷达可以用于监测呼吸心跳、睡眠、跌倒等。相比传统摄像头，毫米波雷达具有更强的隐私性，可以全天候工作，能够快速提取物体运动特征。

在工业领域，毫米波雷达可以用于自动化生产线的物体检测、定位、跟踪等。它不受光线、烟雾、尘埃等环境因素的影响，能够在各种复杂环境中稳定工作，提高生产效率。

如今，随着整个社会数字化转型的不断加速，越来越多的场景都需要增强感知能力。毫米波雷达的出现，能够很好地满足这方面的需求。这项技术的发展前景越来越广阔。

根据行业分析数据显示，到2029年，全球毫米波雷达市场规模预计将突破3亿颗。这是一个巨大的市场。

结语

总之，毫米波雷达作为一种新型的感知技术，已经展现出广泛的应用前景和巨大的市场潜力。

随着技术的不断进步和成本的进一步降低，毫米波雷达有望在更多领域发挥重要作用，成为智能世界不可或缺的一部分。