交通運(yùn)輸是國民經(jīng)濟(jì)的基礎(chǔ)性、先導(dǎo)性、戰(zhàn)略性產(chǎn)業(yè)和重要的服務(wù)性行業(yè)，是科技創(chuàng)新的重要領(lǐng)域和創(chuàng)新技術(shù)集中應(yīng)用的行業(yè)，對提升我國科技競爭力和綜合國力發(fā)揮著重要作用。發(fā)展智慧交通是提升交通運(yùn)輸服務(wù)品質(zhì)的重要抓手，當(dāng)前在加快建設(shè)交通強(qiáng)國的征程上，我國交通運(yùn)輸行業(yè)高度重視智慧交通新技術(shù)的發(fā)展。

　　2月7日，助力智慧交通——“中國芯”新一代高頻高性能超距毫米波雷達(dá)新技術(shù)新成果發(fā)布會在北京成功舉行。此次發(fā)布的新一代高頻高性能超距毫米波雷達(dá)由河北交通投資集團(tuán)聯(lián)合北京理工大學(xué)毛二可院士創(chuàng)新團(tuán)隊(duì)研發(fā)，在技術(shù)上實(shí)現(xiàn)了“中國芯”、遠(yuǎn)距離、全覆蓋、高可靠、高精度、多場景六大突破，它首次采用國產(chǎn)94GHz毫米波雷達(dá)芯片，打破了高頻段毫米波雷達(dá)芯片進(jìn)口受限局面，解決了核心元器件“卡脖子”的技術(shù)難題，實(shí)現(xiàn)了高頻段毫米波雷達(dá)芯片的自主可控；探測縱向距離達(dá)1200米以上，橫向覆蓋范圍達(dá)50米，精度高、抗干擾能力強(qiáng)，有效解決了傳統(tǒng)毫米波雷達(dá)遠(yuǎn)距探測能力不足的問題，將引領(lǐng)智慧交通感知能力建設(shè)邁向新臺階，對促進(jìn)車路協(xié)同、打造中國式現(xiàn)代化智慧交通具有重要意義。

　　新一代高頻高性能超距毫米波雷達(dá)由河北交通投資集團(tuán)有限公司、北京理工大學(xué)、中國公路學(xué)會科技成果轉(zhuǎn)化中心聯(lián)合發(fā)布。交通運(yùn)輸部公路局原副局長王太，中國公路學(xué)會副理事長兼秘書長劉文杰，河北省交通運(yùn)輸廳副廳長汪天涌、科技處副處長徐新蔚，交通運(yùn)輸部公路科學(xué)研究院副院長李斌、自動駕駛研發(fā)中心副主任李宏海，北京理工大學(xué)副校長王博，北京理工睿行電子科技有限公司總經(jīng)理金燁，河北交通投資集團(tuán)有限公司總工程師鄭瑞君，河北省交通規(guī)劃設(shè)計(jì)研究院總經(jīng)理朱冀軍、總工程師雷偉出席發(fā)布會。中國公路學(xué)會副秘書長兼科技成果轉(zhuǎn)化中心主任劉傳雷主持發(fā)布會。

　　自主研發(fā)“中國芯” 填補(bǔ)國內(nèi)技術(shù)空白

　　為全面貫徹落實(shí)黨的二十大關(guān)于加快建設(shè)交通強(qiáng)國的重大戰(zhàn)略部署，深入貫徹黨中央、國務(wù)院《交通強(qiáng)國建設(shè)綱要》《國家綜合立體交通網(wǎng)規(guī)劃綱要》各項(xiàng)工作要求，河北交通投資集團(tuán)有限公司聚焦科技領(lǐng)軍企業(yè)的職責(zé)定位，大力展現(xiàn)科技活力和奮進(jìn)姿態(tài)，竭智盡力推動智慧交通發(fā)展，培育新動能、實(shí)現(xiàn)新突破。

　　2020年，河北交通投資集團(tuán)有限公司在國內(nèi)首次提出并成功研發(fā)77GHz千米超距毫米波雷達(dá)，將單體雷達(dá)探測距離由200-500米提升至1000米。2021年在雄安新區(qū)160公里的對外骨干路網(wǎng)規(guī)模化應(yīng)用，穩(wěn)定可靠的精準(zhǔn)感知能力和雷視融合成效得到業(yè)界認(rèn)可，在全國智慧交通建設(shè)領(lǐng)域起到引領(lǐng)作用。

　　當(dāng)前汽車?yán)走_(dá)普遍采用79-81GHz，在這一頻段，汽車和路側(cè)雷達(dá)同頻，若雷達(dá)抗干擾能力不強(qiáng)，易形成相互干擾，從而制約了車路協(xié)同技術(shù)的進(jìn)一步發(fā)展。因此為探索車-路高質(zhì)量協(xié)同發(fā)展之路，河北交通投資集團(tuán)聯(lián)合北京理工大學(xué)毛二可院士創(chuàng)新團(tuán)隊(duì)在國內(nèi)率先完成新一代94GHz超距毫米波雷達(dá)的研發(fā)，實(shí)現(xiàn)了“中國芯”、遠(yuǎn)距離、全覆蓋、高可靠、高精度、多場景六大突破。

　　其中，新一代超距毫米波雷達(dá)的一個(gè)重大突破是成功研發(fā)了“中國芯”——94GHz毫米波雷達(dá)芯片。射頻芯片是雷達(dá)的核心元器件。為應(yīng)對當(dāng)前的芯片限制及信息安全等問題，研發(fā)團(tuán)隊(duì)開展了94GHz多通道收發(fā)毫米波雷達(dá)芯片集成設(shè)計(jì)、流片工藝和封裝工藝等關(guān)鍵技術(shù)研究，創(chuàng)新性采用硅基和化合物異質(zhì)集成封裝技術(shù)，實(shí)現(xiàn)了92～96GHz寬頻帶毫米波雷達(dá)芯片自主可控，填補(bǔ)了國內(nèi)技術(shù)空白。

　　遠(yuǎn)距離、全覆蓋、高可靠、高精度

　　除了打造“中國芯”，新一代94GHz超距毫米波雷達(dá)還在遠(yuǎn)距離、全覆蓋、高可靠、高精度方面實(shí)現(xiàn)了新的突破。

　　為優(yōu)化智慧高速建設(shè)成本，遠(yuǎn)距離探測一直是雷達(dá)的研究熱點(diǎn)。現(xiàn)有雷達(dá)多采用調(diào)頻連續(xù)波體制，通過發(fā)射多個(gè)重復(fù)脈沖序列，在距離速度二維頻譜上獲得相參積累增益，能量積累效果有限。對此，創(chuàng)新團(tuán)隊(duì)基于MIMO體制雷達(dá)波形設(shè)計(jì)理念及準(zhǔn)則，創(chuàng)新性采用復(fù)雜MIMO波形組合及跨域相參積累信號處理方法，進(jìn)一步提高了測速精度和數(shù)據(jù)刷新率，將雷達(dá)探測距離范圍提升至了1200米以上，實(shí)現(xiàn)了對目標(biāo)的高精度、遠(yuǎn)距離的實(shí)時(shí)跟蹤。

　　隨著經(jīng)濟(jì)社會的高速發(fā)展，汽車保有量逐年攀升，10、12車道等高速公路進(jìn)入發(fā)展的行列，應(yīng)急車道在交通擁堵狀態(tài)下的開放問題越來越迫切，94GHz超距毫米波雷達(dá)進(jìn)一步擴(kuò)大了檢測視角，橫向覆蓋范圍達(dá)50m，同時(shí)增加俯視探測能力，可滿足雙向12車道大場景無盲區(qū)目標(biāo)檢測要求。

　　高可靠方面，94GHz超距毫米波雷達(dá)采用復(fù)雜波形編碼、目標(biāo)參數(shù)高分辨估計(jì)等技術(shù)，有效解決了復(fù)雜交通場景、超密集電磁環(huán)境等雷達(dá)同頻相互干擾、檢測失真等問題。雷達(dá)工作溫度-40℃～+85℃、防護(hù)等級為IP67，在高溫低寒、雨雪等惡劣天氣情況下，仍可保持穩(wěn)定探測性能，支撐實(shí)現(xiàn)道路全天時(shí)、全天候通行。

　　高精度方面，超距毫米波雷達(dá)采用近端大視角寬波束和遠(yuǎn)端高增益窄波束相結(jié)合的方式，實(shí)現(xiàn)近端、遠(yuǎn)端同時(shí)保持0.2m的定位精度，實(shí)時(shí)輸出目標(biāo)的速度、位置、車輛類型等信息，目標(biāo)單次掃描處理時(shí)延低于70ms，同時(shí)滿足高傳輸功率和大工作帶寬，在距離、速度、角度分辨率及精度方面相較于現(xiàn)在使用的24G和80GHz雷達(dá)有明顯優(yōu)勢。

　　打通全域數(shù)據(jù) 實(shí)現(xiàn)多場景應(yīng)用

　　超距毫米波雷達(dá)不受場景應(yīng)用限制，可全天時(shí)全天候超視距感知交通狀態(tài)，當(dāng)前實(shí)現(xiàn)的場景包括正常路段的高速車輛目標(biāo)監(jiān)測、擁堵場景下低速乃至停車的探測，實(shí)現(xiàn)重點(diǎn)車輛跟蹤、危險(xiǎn)駕駛行為監(jiān)測和預(yù)警，全域事件檢測及事故智能跟蹤，雷達(dá)視頻感知聯(lián)動等場景，適用于直路、彎路、匝道、跨線橋、樞紐互通等多場景安裝，實(shí)現(xiàn)智慧高速全天時(shí)、全天候、全路段實(shí)時(shí)監(jiān)控，為全天候交通出行提供基礎(chǔ)數(shù)據(jù)支撐。

　　具體來說，該雷達(dá)在交通運(yùn)輸領(lǐng)域主要有以下四大應(yīng)用場景：一是全域事件檢測。超距毫米波雷達(dá)組網(wǎng)后可實(shí)現(xiàn)全路段波束覆蓋，通過采集車輛定位信息，分析車輛行駛狀態(tài)，瞬時(shí)判別事故事件信息，在最短時(shí)間內(nèi)實(shí)施有效的事故應(yīng)急救援。同時(shí)雷達(dá)可判斷異常停車、超速行駛、壓線變道、逆行等危險(xiǎn)駕駛及交通違法行為；識別交通擁堵等道路狀況，為交通治理提供便利，為提升道路暢通提供數(shù)據(jù)支持；二是強(qiáng)電磁干擾環(huán)境目標(biāo)檢測。94GHz超距毫米波雷達(dá)實(shí)現(xiàn)了交通與車載雷達(dá)頻段的大幅度區(qū)分，規(guī)避車路間電磁干擾。此外，進(jìn)一步設(shè)計(jì)基于脈間頻率捷變，實(shí)現(xiàn)波形分集，抑制交通雷達(dá)間的電磁互擾，極大提高智慧交通復(fù)雜密集電磁環(huán)境中的抗干擾性能，提升了車端、路端數(shù)據(jù)的準(zhǔn)確性，消除了安全隱患。三是車路協(xié)同融合感知。當(dāng)服務(wù)于智能網(wǎng)聯(lián)車輛時(shí)，該雷達(dá)以超低時(shí)延功能將雷達(dá)探測數(shù)據(jù)發(fā)送至車端，協(xié)助L3、L4級智能網(wǎng)聯(lián)車輛提高周邊態(tài)勢感知和分析能力，實(shí)現(xiàn)避碰、車道級導(dǎo)航、危險(xiǎn)預(yù)警等功能。當(dāng)服務(wù)于非智能網(wǎng)聯(lián)車輛時(shí)，借助雷達(dá)實(shí)時(shí)傳輸?shù)某暰喔兄畔?#xff0c;實(shí)現(xiàn)車道級定位和智慧駕駛引導(dǎo)，對事故車道、施工車道、危險(xiǎn)路段提前研判，提升車、人、路、物信息獲取能力，保障更便捷、更安全、更綠色的出行。四是無盲區(qū)全天候交通狀態(tài)感知。新一代94GHz超距毫米波雷達(dá)在俯仰探測維度采用波束賦形技術(shù)，在解決常規(guī)雷達(dá)“燈下黑”問題的同時(shí)，兼顧遠(yuǎn)距檢測范圍，實(shí)現(xiàn)單雷達(dá)下方無盲區(qū)感知，并通過多雷達(dá)組網(wǎng)技術(shù)，增加雷達(dá)覆蓋重疊區(qū)，進(jìn)一步提高數(shù)據(jù)可靠性。

　　“中國芯”新一代94GHz高頻高性能超距毫米波雷達(dá)樣機(jī)的成功研發(fā)，標(biāo)志著我國在高頻段毫米波雷達(dá)芯片研發(fā)方面取得重大技術(shù)進(jìn)步，對毫米波雷達(dá)芯片及毫米波雷達(dá)產(chǎn)業(yè)發(fā)展具有重要意義。該雷達(dá)的應(yīng)用將為多形態(tài)韌性交通感知網(wǎng)絡(luò)提供有力技術(shù)保障，引領(lǐng)我國智慧交通建設(shè)進(jìn)入新階段。