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近期，隨著印巴空戰(zhàn)中，中國殲10C戰(zhàn)機(jī)和PL15E空空導(dǎo)彈的出色表現(xiàn)，這些裝備上搭載的核心高精度傳感器——相控陣?yán)走_(dá)，備受關(guān)注。
與此同時(shí)，亦有網(wǎng)友爆料，華為在4月份公開了“多頻段相控陣?yán)走_(dá)”專利，或有意將目前主要應(yīng)用于軍事、航空航天領(lǐng)域的相控陣雷達(dá)技術(shù)引入到汽車中，作為智能駕駛的核心傳感器。
該問題引發(fā)市場的反響，華為將相控陣?yán)走_(dá)這個“雷達(dá)之王”放到車上了？

▲來源：網(wǎng)絡(luò)

華為的多頻段相控陣專利公開，相控陣?yán)走_(dá)？上車？
多篇報(bào)道中，引用了華為在今年4月份公開的【CN116325342B】號專利，專利名稱為“多頻段相控陣和電子設(shè)備”，據(jù)專利介紹摘要顯示：
本申請公開了一種多頻段相控陣，包括與多個多頻段天線耦合的多個支路，所述多個支路中的每個支路包括低噪聲放大器和功率放大器；所述功率放大器和低噪聲放大器分時(shí)用于發(fā)射和接收所述多頻段相控陣接收的第一頻段的信號和第二頻段的信號，所述第一頻段與所述第二頻段不同且沒有重疊；所述多個支路中的每個支路還包括移相器，所述移相器用于對所述第一頻段的信號進(jìn)行移相，所述移相器還用于對所述第二頻段的信號進(jìn)行移相；所述移相器包括第一移相支路和第二移相支路，所述第一移相支路用于對所述第一頻段的信號移相；所述第二移相支路對所述第二頻段的信號移相。

▲來源：國家知識產(chǎn)權(quán)局
從專利的具體描述上來看，主要聚焦于多頻段智能切換、動態(tài)波束賦形和抗干擾算法升級，是華為在通信領(lǐng)域的又一專利技術(shù)：
無線通信由于在低頻段頻率資源的受限，高頻發(fā)展的趨勢成為了一個必然。比如毫米波頻段由于其豐富的頻譜資源受到廣泛研究。隨著頻率的提高，高的路徑損耗限制了它的發(fā)展。相控陣技術(shù)提供了一種可能的解決方案。在5G新無線電(new radio，NR)的高頻通信領(lǐng)域、車載雷達(dá)領(lǐng)域以及相關(guān)的技術(shù)領(lǐng)域中，相控陣技術(shù)都成為了一種必選的技術(shù)手段。為了充分利用頻率資源，支持多頻段的相控陣也逐漸成為了一種重要的技術(shù)趨勢。傳統(tǒng)支持多頻段的相控陣，一般來說設(shè)計(jì)成單端輸入和輸出的寬頻覆蓋相控陣，這對相控陣的功耗和信噪比都帶來了巨大的挑戰(zhàn)。發(fā)明內(nèi)容本申請實(shí)施例提供了一種多頻段相控陣，相對于傳統(tǒng)的多頻段相控陣，在功耗和信噪比上都帶來了優(yōu)化。
專利中，提到該技術(shù)可應(yīng)用于多種終端中，包括手機(jī)、平板電腦、可穿戴設(shè)備、物聯(lián)網(wǎng)設(shè)備以及智能汽車、各種智能家居設(shè)備等，所以該技術(shù)專利不僅局限于車載領(lǐng)域。
專利對多頻段的示例中，給出了5G的毫米波頻段，包括n257(26.5GHz-29.500GHz)，n260(37GHz-40GHz)，n258(24.25GHz-27.5G Hz)，和n261(27.5GHz-28.35GHz)，然而，專利中特別提到，該技術(shù)方案可適用于毫米波頻段的其他頻段，以及其他射頻頻段。

▲來源：國家知識產(chǎn)權(quán)局
總體上看，該技術(shù)專利主要是相控陣技術(shù)在通信領(lǐng)域的應(yīng)用，尤其是為后期5G 毫米波頻段的部署做技術(shù)儲備。
因此，華為的該技術(shù)專利并未直接涉及車載毫米波雷達(dá)，與相控陣?yán)走_(dá)亦沒有直接的關(guān)系，僅具有理論聯(lián)系。
毫無疑問，華為在通信領(lǐng)域具有大量的技術(shù)專利，憑借深厚的電磁波處理和多天線技術(shù)處理的積累，從多頻段相控陣技術(shù)到相控陣?yán)走_(dá)，對華為來說或許并沒有太大的技術(shù)差別。
尤其值得關(guān)注的是，隨著5G通信技術(shù)的發(fā)展，我國在民用通信領(lǐng)域，已經(jīng)開展了將基站當(dāng)雷達(dá)用的試驗(yàn)——5G-A通感一體技術(shù)：
今年4月份，在中國移動計(jì)劃建設(shè)部統(tǒng)籌下，廣東移動聯(lián)合中國移動設(shè)計(jì)院及華為、中興、中信科移動等設(shè)備廠商，在深圳、珠海、清遠(yuǎn)三地成功完成5G-A通感一體項(xiàng)目外場第二階段技術(shù)驗(yàn)證，聚焦低空場景組網(wǎng)下的網(wǎng)絡(luò)感知能力研究。通信感知一體化，作為將通信與感知功能融合的創(chuàng)新技術(shù)，使無線網(wǎng)絡(luò)不僅支持語音通話和數(shù)據(jù)傳輸，還能如微型雷達(dá)般實(shí)時(shí)感知環(huán)境。通感一體的低空智聯(lián)網(wǎng)，更是低空經(jīng)濟(jì)發(fā)展的關(guān)鍵基礎(chǔ)設(shè)施。

▲來源：羊城派
綜上，本次引起熱議的所謂華為“相控陣?yán)走_(dá)”技術(shù)專利，并不直接涉及相控陣?yán)走_(dá)本身，而是多頻段相控陣技術(shù)在通信領(lǐng)域的應(yīng)用。
但相比專利本身，大家更期待華為將相控陣?yán)走_(dá)技術(shù)引入汽車當(dāng)中，亦相信華為相比其他廠商，憑借在通信領(lǐng)域的深厚積累，更能做到相控陣?yán)走_(dá)的車載應(yīng)用。
為什么大家期待在車上用相控陣?yán)走_(dá)？
根據(jù)2024年9月發(fā)布實(shí)施的智能網(wǎng)聯(lián)汽車自動駕駛系統(tǒng)通用技術(shù)要求國家標(biāo)準(zhǔn)《GB/T 44721—2024》顯示，要實(shí)現(xiàn)L3級自動駕駛，要求智駕系統(tǒng)如果遇到無法處理的異常需要駕駛員介入，硬性規(guī)定至少提前10S發(fā)出介入請求。

提前10S的響應(yīng)時(shí)間，意味著車輛的傳感器對外部環(huán)境的感知距離要足夠遠(yuǎn)，能提前發(fā)現(xiàn)周圍環(huán)境異常，在高速道路120公里/小時(shí)的限速下，車輛傳感器的探測距離要去到約333米遠(yuǎn)。
相關(guān)分析認(rèn)為，目前視覺+激光雷達(dá)+毫米波雷達(dá)的傳感器融合技術(shù)方案，較難滿足該要求，相控陣?yán)走_(dá)技術(shù)相比而言，探測距離更遠(yuǎn)，抗干擾性能更好，可以彌補(bǔ)部分感知缺陷。

4月22日，華為乾崑發(fā)布ADS 4系統(tǒng)，推出高速L3商用解決方案——這是中國乃至全球范圍內(nèi)的第一個高速L3商用方案，并且將會搭載在華為問界M9等車型中。

為了實(shí)現(xiàn)高速L3方案，華為用上了多種傳感器技術(shù)，多達(dá)36個高精度傳感器，包括：1 個 192 線激光雷達(dá)、3 個高精度固態(tài)激光雷達(dá)、3 分布式 4D 毫米波雷達(dá)矩陣、2 個 4D 毫米波角雷達(dá)、12 個超聲波雷達(dá)、11 個高清攝像頭、4 個車外麥克風(fēng)等。
其中，用到的分布式4D毫米波雷達(dá)矩陣技術(shù)，已具有相控陣?yán)走_(dá)技術(shù)的影子。相關(guān)專家介紹，目前車載毫米波雷達(dá)都屬于相控陣技術(shù)體制，譬如4D毫米波雷達(dá)中涉及距離、速度、方位、俯仰角的測量，其中方位和俯仰角的測量就屬于相控陣測角技術(shù)范疇。
目前，在車用雷達(dá)技術(shù)上，華為已實(shí)現(xiàn)了激光雷達(dá)、固態(tài)激光雷達(dá)、4D毫米波雷達(dá)等技術(shù)的自研。
打野豬、無人機(jī)避障、氣象探測、文物防控，相控陣?yán)走_(dá)民用化加速
相控陣?yán)走_(dá)號稱“雷達(dá)之王”，是目前最先進(jìn)的雷達(dá)技術(shù)之一，相控陣?yán)走_(dá)不是一個雷達(dá)，而是許多小號傳統(tǒng)雷達(dá)的集合體，里面每一個小號傳統(tǒng)雷達(dá)就是一個陣元。每一個陣元都是獨(dú)立控制的，它們既能獨(dú)立發(fā)射雷達(dá)波，也能接收雷達(dá)波的回波信號。相關(guān)介紹參看《殲10C，擊落印度打醒美國，這個傳感器立大功》，本文不再贅述。

我國作為雷達(dá)大國，在雷達(dá)技術(shù)上處于世界領(lǐng)先水平。在我國，從國防、航空航天到民用領(lǐng)域，相控陣?yán)走_(dá)技術(shù)已在加速普及。
2023年，已有報(bào)道顯示，我國知名光電傳感器企業(yè)睿創(chuàng)微納發(fā)布了一款民用相控陣?yán)走_(dá)產(chǎn)品——S5000場面監(jiān)視雷達(dá)，該產(chǎn)品探測距離達(dá)5~10公里，距離精度小于5m，方位角精度小于0.3°，可同時(shí)對256個目標(biāo)多線程并行追蹤，支持低容量太陽能及鯉電池供能，利于快速部署，雷達(dá)發(fā)射功率10瓦，一個充電寶就能帶動。

于是，有農(nóng)民兄弟將這個相控陣?yán)走_(dá)產(chǎn)品用來監(jiān)控野豬。

2024年，我國知名無人機(jī)廠商大疆創(chuàng)新，推出T50農(nóng)業(yè)無人機(jī)，搭載了前后兩組的有源相控陣?yán)走_(dá)系統(tǒng)，用于地形感知和農(nóng)藥精準(zhǔn)噴灑：

T50 搭載有源相控陣?yán)走_(dá)系統(tǒng)，射頻收發(fā)通道數(shù)量提升一倍，檢測精度更高。配合兩組雙目視覺，可精準(zhǔn)描繪地形與障礙物細(xì)節(jié)。為進(jìn)一步保證作業(yè)安全，T50 還配有后相控陣?yán)走_(dá)，實(shí)現(xiàn) 360 度全向感知與智能繞行，面對大坡度果園，實(shí)現(xiàn)全自動仿地作業(yè)。

▲來源：大疆創(chuàng)新
2020年，北京大興機(jī)場已使用C波段相控陣?yán)走_(dá)，這是全球首個在民航領(lǐng)域業(yè)務(wù)化應(yīng)用的相控陣天氣雷達(dá)。
傳統(tǒng)天氣雷達(dá)需要6分鐘才能完成一次的11層體積掃描，該雷達(dá)只需要1分鐘就能完成。同時(shí)該雷達(dá)采用分布式發(fā)射和接收技術(shù)，可靠性由常規(guī)雷達(dá)的600小時(shí)提升至3000小時(shí)以上。
此外，該雷達(dá)全面提高了地物雜波抑制能力和抗干擾能力和自動化探測能力，能更快、更準(zhǔn)確的的發(fā)現(xiàn)雷雨、大風(fēng)、下?lián)舯┝?、風(fēng)切變等影響航空安全的危險(xiǎn)天氣，在空管氣象危險(xiǎn)天氣監(jiān)測中可以發(fā)揮巨大作用。
相比傳統(tǒng)雷達(dá)，相控陣天氣雷達(dá)妥妥降維打擊。

▲北京大興機(jī)場C波段全數(shù)字有源相控陣氣象雷達(dá)進(jìn)入試運(yùn)行階段，截圖來源：央視新聞頻道朝聞天下節(jié)目
2024年9月份，陜西省文物保護(hù)研究院召開了“相控陣?yán)走_(dá)在田野文物安防中的應(yīng)用研究”結(jié)項(xiàng)驗(yàn)收會，論證了相控陣?yán)走_(dá)在田野文物保護(hù)、打擊文物違法犯罪行為的作用：

據(jù)介紹，相控陣?yán)走_(dá)應(yīng)用于平原大型遺址區(qū)文物安防能夠彌補(bǔ)現(xiàn)有安防系統(tǒng)不足，以低成本，低誤報(bào)率實(shí)現(xiàn)對田野文物盜竊活動的大范圍、全天候?qū)崟r(shí)主動預(yù)警。隨著國家加快推進(jìn)軍用技術(shù)向民用領(lǐng)域推廣，民用雷達(dá)行業(yè)發(fā)展前景廣闊，將其引入田野文物安防系統(tǒng)開展應(yīng)用研究在國內(nèi)尚屬首次。該研究為探索新技術(shù)在文物保擴(kuò)中的應(yīng)用，拓展文物安防技防手段，提升田野文物預(yù)防性保護(hù)基礎(chǔ)能力提供重要支撐。

▲來源：陜西省文物保護(hù)研究院
結(jié)語
相控陣?yán)走_(dá)作為一種先進(jìn)的傳感器技術(shù)，已在國防、航空航天領(lǐng)域具有廣泛應(yīng)用，近年來，隨著技術(shù)的普及，相控陣?yán)走_(dá)的民用化加速。

隨著殲10C空戰(zhàn)事件的爆發(fā)，相控陣?yán)走_(dá)引起民眾熱議，在民用產(chǎn)品中，汽車是雷達(dá)技術(shù)應(yīng)用較多的領(lǐng)域之一，隨著高級輔助駕駛的普及，汽車使用了激光雷達(dá)、毫米波雷達(dá)、超聲波雷達(dá)等多種雷達(dá)技術(shù)，相控陣?yán)走_(dá)技術(shù)在汽車上的應(yīng)用，或也將是未來汽車?yán)走_(dá)技術(shù)的發(fā)展方向之一。
審核編輯黃宇

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