77GHz车载雷达系统防干扰技术专利分析

2015年世界无线电通信大会将77.5-78GHz频段划分给无线定位，从而使76-81GHz的整个频段可以用于车载雷达中。早期的24GHz毫米波主要用于中短距离探测和盲点探测等，例如倒车雷达、防碰撞雷达。相较于24GHz毫米波，77GHz毫米波的检测精度更高，在对精度要求较高的自动驾驶领域具有一定优势。目前，其主要应用于自动巡航控制、变更车道等领域。装载有77GHz车载雷达系统的汽车在自动巡航时，对车载雷达系统的干扰将会影响对物品识别的准确性，从而危及用户安全。在智能驾驶技术成为新兴热点时，为了保障用户安全，促进智能驾驶技术的商用普及，对77GHz车载雷达系统防干扰的研究受到汽车行业的强烈关注。本文中，笔者将针对77GHz车载雷达系统防干扰技术的发展现状和专利状况进行分析，以期对创新主体的技术研发提供参考。

保障安全驾驶

77GHz车载雷达系统的干扰来源大体可分为两类：来自自身车载系统的干扰以及来自外在车载系统的干扰。就自身车载系统而言，主要是单个系统之间的对于外在噪音的抑制。就外在车载系统干扰而言，则可分为，同向行驶车辆雷达信号的干扰、相向车辆之间的干扰以及采用不同规制的车载雷达系统之间的干扰。目前，基于77GHz车载雷达系统实现自动巡航的情形并未大量出现，外在车载系统的干扰相对较少，然而可预见的是，随着智能巡航辅助驾驶技术在商业领域的逐步应用，创新主体在研究自身车载系统的干扰的同时，兼顾抑制不同车载系统之间的信号干扰实属必要。

目前，克服干扰处理技术主要集中在信号的产生、传输、接收处理3个阶段。在信号的产生阶段需要对信号源进行设计，包括对芯片和信号波形的设计；在信号传输阶段，需要对信号进行处理以提高所传输信号本身的抗干扰能力，还需对整个雷达系统的构建予以设置以减少自身的噪音干扰；在信号接收处理阶段，需要提高信号处理算法的速度和模式判别的精度。此外，车载环境下77GHz车载雷达系统抗干扰的设计，还需要考虑到小巧、灵便、功耗小的因素，车载环境信号的传输模型也需重新建立。

目前主要的防干扰技术主要有3类：信号波形的生成技术、相控雷达技术、信号处理技术。其中，信号波形的生成技术存在2个技术点，一是本身理论上信号源的波形具有很好的抗干扰性能，二是生成信号源的器件，本身系统具有的低噪声的特点能提供高频的波形。相控雷达技术是通过相控雷达自身抗干扰能力强的特点来跟踪信号，同时借助于MIMO多天线技术对多目标、多角度进行追踪识别。信号处理技术则是通过改进信号处理算法，提高接收信号的处理速度和正确率以减少虚警。

国外企业占优

国内对77GHz毫米波的研究起步较晚，对于77GHz毫米波在车载系统中的应用，笔者经过专利分析统计发现，国内在该领域的理论研究大体是在2005年之后，而实际商业应用则是在2010年之后。而国外在该领域的理论和应用研究较早，2000年左右，德国、美国等国家和地区的企业已经开始进行技术研发和专利布局，如博世、奔驰等。日本早期的频率主要集中在24GHz、60GHz等，目前也已投入到了77GHz毫米波的研发中。

此外，国内外专利申请人也加大了对该领域的研究力度。在国外申请人中，博世、德尔福、雷神、谷歌、高通、三菱等跨国企业均在该领域进行了专利布局，技术涉及芯片的研发以及商业应用等领域。国内企业在新兴互联网企业的带动下，专利申请的主体也较多，高校及科研院所申请人主要有东南大学、北京理工大学、中国科学技术研究院、吉林大学、国防科技大学等，企业申请人主要有沈阳承泰科技有限公司、北汽、隼眼科技、行易道等。

从国内外的专利数量来看，国内的申请人在该专利技术方面的研究起步较晚，2010之前的申请人主要集中在高校及科研院所，有少量的专利积累。企业的专利数量基本处于缓慢增长态势。2011年至2015年间，国内的专利布局趋势开始明显上升，与国外的趋势相同，这表明该技术领域已经成为技术研发热点。

从国内外的专利技术分布来看，国内的申请人主要集中在高校及科研院所，研究点较为分散，偏重产品应用，国内申请人的技术研发较少涉及通过毫米波的具体信号波形生成来防干扰，更多集中在了对于信号滤波的处理算法上，并且实用新型专利较多。而国外专利申请人的技术点比较全面，专利申请涉及从信号波形的构造到传输和系统集成等。

国内对77GHz毫米雷达波防干扰的研究起步较晚，基于国外申请人对77GHz毫米雷达波信号源芯片的专利布局已具有较强的优势，因此国内企业应更侧重于应用方面的研究。目前，智能驾驶技术并未完全投入到商用阶段，因此现有的车辆之间的同信源干扰的问题在专利申请中未得到重点关注，创新主体可适当加大该领域的专利布局。其次，现有的信号波形集中在了三角波、锯齿波上，对于信号源的产生波形进行改进以抑制干扰领域的专利数量较少，未来该技术领域或将成为专利布局的热点。再者，未来随着智能汽车的广泛应用，多目标观测和处理将成为现实，相控雷达领域的中多MIMO多目标追踪技术与77GHz毫米波车载信号的融合可能会受到关注，国内创新主体可加强技术研发和专利布局。