杨大宁、贺华 | 作者
安安 | 编辑
近日，工信部发布新版《中华人民共和国无线电频率划分规定》（以下简称《划分规定》），将于2023年7月1日起正式施行。《划分规定》是我国开发、利用、保护无线电频谱资源的基础性行政规章，对促进无线电频谱资源合理和有效使用，引导无线电产业高质量发展发挥着重要作用。
在新版《划分规定》中，增加了CHN48脚注：79-81GHz 频段无线电定位业务将优先用于汽车雷达等应用。而前期在工信部发布的《汽车雷达无线电管理暂行规定》中已将76-79GHz频段划分给了汽车雷达使用。自此，中国对于汽车雷达的频率划分已明确为76-81GHz，与其他世界主流国家一致。
关于路侧（交通）雷达的频段划分，虽然目前还没有明确的规定，但随着汽车雷达的频段确定，路侧（交通）雷达可以选择的合法频段主要有24GHz、60GHz和92-95GHz。
路侧（交通）传感器主要是实现路况环境与交通参与者的数据信息采集，为路侧感知网络提供原始数据。传统的路侧（交通）传感器，包括感应线圈、截面雷达和地磁钉等，仅可以获得某一截面或瞬时的车辆所在车道和车速信息，无法适应现代智能交通和车路协同中对高精度交通目标和参数识别检测的要求。近几年，路侧（交通）毫米波雷达行业发展迅速。毫米波雷达以其精度高、天气影响小、成本低等优势，在城市交通、高速高架路、车路协同等各种场景中成为主流的路侧感知传感器。2020年以来，以毫米波雷达为核心的路侧（交通）雷达和雷视一体机产品层出不穷，年出货量超过10万套。24GHz频段，是从24.0GHz到24.25GHz，这一频段是全球范围开放的通用ISM频段之一，是最早民用毫米波雷达应用的首选频段。上下游产业链成熟而且成本也相对低廉。主要应用在消费市场和工业领域。早期，国内的交通测速和流量检测雷达大多采用24GHz作为工作载频。24GHz作为ISM频段，有效避开了大气衰减窗口，同时射频芯片产业链也很成熟，适合作为路侧（交通）雷达的技术路线。相应的产品广泛用于公路车辆超速抓拍系统、卡口记录管理系统等，年市场总额接近10亿元人民币。
图1 早期国内交通雷达产品
2015年后，多家国际芯片大厂推出了RF-CMOS工艺的77GHz毫米波雷达套片。套片中将射频的发射、接收、本振和数字的处理器集成到了一块芯片内，大幅降低了高频毫米波雷达的研发难度和成本。
之后，众多汽车雷达厂商都转向研发推出77GHz毫米波雷达产品。由于汽车市场对毫米波雷达的巨量需求，进一步降低了77GHz芯片等原材料价格。
之后，很多路侧（交通）毫米波雷达厂商也开始尝试采用77GHz套片。加上车载毫米波雷达厂商依托其产品线进入路侧交通市场。
一时间，77GHz毫米波雷达和雷视一体机成为路侧（交通）市场主流。
2021年12月6日，工信部公布了《关于印发汽车雷达无线电管理暂行规定的通知》，正式宣布将76-79GHz频率频段规划应用于汽车雷达，这也暂时为长时间以来车、路两端雷达频率频段共用的混乱局面按下了停止按钮。
2022年年初，大部分路侧（交通）毫米波雷达厂商为了复用原有的技术路线，开始推出80GHz的路侧（交通）毫米波雷达与雷视一体机。
80GHz的芯片组、天线设计、软件算法等都与77GHz一致，所以产品线切换相对容易。然而80GHz对于路侧（交通）应用来说也并不合法。工信部无管局408号函对未来79-81GHz频段的使用给出了“优先考虑汽车雷达使用需求”、“原则上不考虑用于路侧等相关雷达设备”的描述。在新版《划分规定》则更加明确了79-81GHz频段应用于汽车雷达。根据统计，目前已安装使用的不同工作频率的路侧（交通）雷达占比约为：77GHz(29.3%)，80GHz(2.1%),24GHz（67.5%），其他频率（1.1%）。
图2 不同频率的路侧（交通）雷达市场占比
2015年之前，大部分的路侧（交通）雷达都采用24GHz，其中包括测速雷达、流量雷达、截面雷达、广域多目标雷达等。数十年的行业使用，24GHz路侧（交通）雷达累积了大量的用户基础。即使在2015年之后至今，大部分的测速雷达、截面雷达和一部分的流量雷达、广域多目标雷达仍然采用24GHz频段。
2015年之后，雷达厂商开始陆续推出了基于77GHz的流量雷达和广域多目标雷达产品。经过近6年的累积，许多城市路口信控项目、高速公路交通流量监管项目等都部署了大量77GHz路侧（交通）雷达。
2021年工信部无管局408号函发布后近1年内，一部分的项目开始采用24GHz和80GHz的路侧（交通）雷达。也有部分厂家开始尝试采用92-95GHz频段研发路侧（交通）雷达。
针对不同的频率对雷达性能产生的主要影响做如下分析：
不同频率对雷达性能的影响
1.空间与雨雪衰减：雷达工作频率越高，自由空间损耗越大（自由空间损耗描述了电磁波在空气中传播时候的能量损耗，电磁波在穿透任何介质的时候都会有损耗），气象杂波的影响越大。在同等天线规模下，24GHz相比77GHz/80GHz，仅因频率选择，有效量程就提高超过40%；60GHz和93GHz的空间损耗更大。针对雨雪天气的影响，频率越低，影响越小。
图3 大气对电磁波的衰减曲线
2.可用带宽：路侧（交通）毫米波雷达一般采用连续波体制。扫频带宽决定了雷达的距离分辨力。路侧（交通）雷达探测距离较远，距离分辨力在0.5-2.0m，对应的扫频带宽为200-500MHz。而最新的成像雷达距离分辨力可达0.1m，对应的扫频带宽为1GHz。当前24GHz雷达采用的射频芯片可支持1GHz带宽，最高可实现距离分辨力大约为0.2m。60GHz，77GHz和80GHz雷达采用的射频芯片都为汽车雷达芯片，可以满足汽车雷达4GHz频段要求。92-95GHz成熟公开的芯片资料较少。3.探测精度：雷达的距离分辨力和精度与扫频带宽相关；速度分辨力和精度与信号处理的总积累时间相关；角度分辨力和精度与雷达的天线阵列孔径相关。雷达所能获得的各项精度与分辨力与雷达工作频率并没有直接的联系。实际工程实现中，路侧交通雷达的精度主要受限于信号处理器能力等其他因素，而并非是射频芯片的频率选择。随着我国的经济的飞速发展和社会的不断进步，各种用途、各式各样的无线电设备大量涌现，各行各业对无线电的频率的需求越来越多，无线电信道已逐渐成为稀缺资源。路侧交通雷达属于近些年的新型应用，在前期由于缺少统筹规划，出现了频段使用混乱、规划不合理的现象，不仅存在潜在的同频干扰风险，也不利于行业的健康有序发展。工信部明确将76-81GHz划分至汽车雷达领域应用，同时同意新修订的《微波交通流检测器》国标中24GHz频段请求，对规范路侧交通雷达的应用具备重大意义。总结目前的路侧（交通）毫米波雷达合法频段分析如下：1.76-79GHz: 《汽车雷达无线电管理暂行规定》中已明确划分给汽车雷达。2.79-81GHz：2023版《划分规定》中已明确划分给汽车雷达。3.60GHz：ISM频段，可使用。可级联射频芯片方案较少。受大气窗口影响，空间损耗较大，受雨雪影响较大。4.92-95GHz：408号函建议频段，可使用。现阶段射频芯片方案较少。由于工作频率高，对射频芯片和板材工艺要求高。未来随着技术发展，可以成为路侧（交通）雷达频段。5.24GHz：ISM频段，可使用。芯片方案较多，技术成熟。可以成为路侧（交通）雷达频段。*作者简介：杨大宁，苏州雷森电子科技有限公司总经理，曾任船舶导航系统国家工程研究中心雷达实验室副主任，从事雷达及通信电子行业16年。贺华，西安电子科技大学教授，硕士生导师。长期从事智能感知、工业大数据与人工智能的理论与应用研究，获多项发明专利。