近日,据外媒报道,韩国大邱庆北科学技术院(DGIST)的一个团队开发了一种新的雷达信号处理技术,这项技术可以在不增加带宽的前提下显著提升现有(低分辨率)雷达的分辨率。通过改进的信号处理方法,该技术能够利用现有的硬件设备达到更高的精度,实现对目标物的更精细识别。这项技术不仅能够将雷达的分辨率几乎翻倍,还能够精准地识别车辆内外的物体。
该研究报道被发表在《IEEE传感器》期刊(IEEE Sensors Journal )上。负责该研究项目的Bongseok Kim博士表示:“我很高兴我们的工作发表在《 IEEE传感器》的期刊上,该期刊是传感器和信号处理领域最负盛名的期刊之一。我们将继续通过后续研究来增强这项技术,使其能够在自动驾驶汽车和工业环境中得到实际应用。”
外媒相关报道截图目前,用于汽车和航空航天应用的雷达系统需要分辨率增强技术来提高物体识别精度。实现这一点通常涉及增加带宽或利用具有显著复杂性的超高分辨率算法。但是,这会导致更高的成本和系统复杂性的增加。研究小组发现,可以使用嵌入在雷达信号包络中的附加信息。在此基础上,他们开发了一种新算法来分析接收信号的轮廓特征。这项创新技术无需扩展带宽即可提高目标区分能力,通过现有雷达硬件上的信号处理实现近两倍的分辨率。此外,它还能够精确识别车内和车外的物体。他们提出的是一种利用调频连续波(FMCW)雷达拍频信号包络的两个目标的分辨率改进算法。FMCW雷达的距离分辨率由带宽决定,因为带宽的大小与观察窗口(OW)成正比。如果 OW 足够大,则可以很好地估计正弦曲线之间差异较小的多个频率。但是,如果 OW 不足,则具有相似频率的多个正弦波可能会被错误地假设为单个频率。所提出的算法利用了拍频信号的包络包含有关两个频率之间差异的信息的属性来估计由于 OW 大小不足而错过的频率。具体来说,它使用被错误地估计为单个目标的快速傅里叶变换 (FFT) 结果,以及节拍信号包络的 FFT 结果。性能评估表明,所提出的算法实现了更高的分辨率,而整体复杂性没有显著增加。
《IEEE传感器》期刊发表的示意图汽车、航空航天领域的雷达系统与普通雷达系统的区别
技术特点:汽车雷达:常采用调频连续波(FMCW)雷达技术,能精确测量目标的距离、速度和角度信息。例如在自动泊车、自适应巡航等功能中,需快速感知车辆周围近距离目标,要求雷达具有较高的角度分辨率和距离分辨率。且要能在复杂电磁环境下工作,抗干扰能力强,以应对汽车内众多电子设备的电磁干扰。航空航天雷达:技术更为复杂多样,如脉冲多普勒雷达、合成孔径雷达等。在飞机上,气象雷达需实时探测前方气象状况,要能准确识别降雨、湍流等气象现象;机载火控雷达要具备高功率、远距离探测和多目标跟踪能力,以便在空战中快速锁定目标。航天雷达则要适应太空极端环境,具备极高的可靠性和稳定性。普通雷达:技术相对简单,通常只专注于单一或少数功能,对分辨率、抗干扰等要求没有那么苛刻,设计时不会针对特殊复杂环境做过多考量。
性能优势:汽车雷达:在近距离探测精度上优势明显,能在短时间内多次扫描周边区域,及时反馈信息给车辆控制系统,实现快速响应,保障驾驶安全和自动化功能的实现。航空航天雷达:在探测距离、多目标处理能力和环境适应性上表现突出。飞机雷达能探测上百公里外目标,航天雷达要能在真空、高低温等极端环境下正常工作,还需具备高分辨率成像能力用于太空探测等任务。普通雷达:在特定场景下可能成本较低,但在探测精度、距离、多目标处理和环境适应性等综合性能上与汽车和航空航天领域雷达差距较大。
汽车雷达/网络图片(侵删)我国及其他领先国家的水平分析
我国:近年来在汽车和航空航天雷达领域发展迅速。在汽车雷达方面,国内企业和科研机构积极投入研发,部分国产汽车雷达已实现量产并装车应用,但在高端芯片等核心技术上仍需突破,与国际先进水平存在一定差距。航空航天雷达领域,我国取得了众多成果,自主研发的多款机载雷达、航天雷达性能不断提升,部分技术已达到国际先进水平。随着国家对科技创新的持续投入,未来有望在核心技术上实现自主可控,缩小与领先国家差距并在部分领域实现超越。美国:长期处于全球领先地位,在汽车雷达方面,美国企业掌握着先进的芯片技术和算法,具备强大的研发和生产能力,其产品广泛应用于全球高端汽车品牌。航空航天雷达更是优势显著,拥有最先进的机载预警雷达、火控雷达等装备,航天雷达在深空探测等任务中发挥关键作用。未来美国会继续凭借其在科研、资金等方面的优势保持领先,不断推动雷达技术向更高精度、更远距离和更强功能方向发展。德国:在汽车雷达领域具有深厚积累,德国的汽车工业发达,其汽车雷达技术注重可靠性和稳定性,产品质量和性能处于国际一流水平。在汽车自动驾驶雷达系统研发和应用方面走在世界前列。不过在航空航天雷达领域,德国虽有一定技术实力,但相比美国在规模和综合实力上稍逊一筹。未来德国将继续巩固其在汽车雷达领域的优势,并可能加强在航空航天雷达领域的研发投入以提升竞争力。日本:在汽车雷达的电子元器件和小型化技术方面有独特优势,能生产出高精度、高集成度的汽车雷达产品。但在航空航天雷达领域,日本发展相对受限,技术体系不够完善。未来日本会在保持汽车雷达技术优势基础上,寻求在航空航天雷达领域的突破和发展。