毫米波 (mmWave) 是指波长介于 1～10 毫米的电磁波，工作频率约在 10～300 GHz，高于无线电波、低于可见光及红外光，兼具光波导引与电磁波导引特性；虽已有 140 GHz 天线样品问世，但 24、77、79、94 GHz 是当下热门频段，而 60 GHz 有加温之势。如前文所述，车用雷达是毫米波感测的重点项目，高速或自动驾驶尤需拉大感测距离，行车安全才能多一份保障；美国国家公路交通安全管理局 (NHTSA) 已将自动紧急煞车 (AEB) 系统列为新车标配，中国大陆 2018 年新版新车评价指标 (C-NCAP) 亦纳入主动安全系统，皆少不了毫米波雷达相助。
图1：由于机动性高，光束扫描不足以满足汽车应用低延迟要求，而毫米波可利用车辆和机器学习工具的态势感知预测波束信息，包括最佳波束对指数、波束功率及联合优化
资料来源：http://utsaves.org/initiatives/millimeter-wave-vehicular-beam-prediction-with-situational-awareness
77GHz 长距＋79 GHz 短距将成范本
24GHz 因＂绕射＂(diffraction，电磁波遇障碍物会偏离原来直线传播路径) 能力强，且信号损失、衰减小，是最早初试啼声者。然由于欧洲早先已将 24GHz 分配给天文和电信工业应用，为减少干扰，欧盟决议限制 24GHz 发射功率，使距离大幅受限；且分辨率也受限于带宽、无法拉高，无法辨识物体具体样貌，故只能用于车侧盲点侦测 (BSD)、车道偏移警示 (LDW)、自动跟车等短距离感测。77GHz 频率高、波长短，距离和速度的检测精度较高，适用于长距离自动紧急煞车、适应性巡航 (ACC)、前方碰撞预防 (FCW) 等。
24GHz 因＂绕射＂(diffraction，电磁波遇障碍物会偏离原来直线传播路径) 能力强，且信号损失、衰减小，是最早初试啼声者。然由于欧洲早先已将 24GHz 分配给天文和电信工业应用，为减少干扰，欧盟决议限制 24GHz 发射功率，使距离大幅受限；且分辨率也受限于带宽、无法拉高，无法辨识物体具体样貌，故只能用于车侧盲点侦测 (BSD)、车道偏移警示 (LDW)、自动跟车等短距离感测。77GHz 频率高、波长短，距离和速度的检测精度较高，适用于长距离自动紧急煞车、适应性巡航 (ACC)、前方碰撞预防 (FCW) 等。
2015 年世界无线电通信大会定调将 77GHz 作为车载雷达之用，已成国际标准；至于 79GHz，侦测角度达 120 度，远高于 24GHz 的 60 度和 77GHz 的 30 度，视角更见宽阔，4GHz 的带宽亦在传输速率上大胜；惟距离分辨率 (range resolution，能清楚分辨两个物体的最近距离) 不如 77GHz，但足以取代 24GHz 短距雷达：带宽更大、抗干扰能力更强、设备更小、更易于安装。还有一个较少被提及的原因：利于车用雷达接口统一。现行 24GHz 天线采用的是 SMA 接口，而 77GHz、79GHz 则是通过＂波导＂(waveguide) 接口馈入信号。
同属高频制程，有利器件集成
同样采用高频毫米波加上制程沿革，更有利集成：从砷化镓 (GaAs) 走到硅锗 (SiGe)，再进入互补金属氧化物半导体 (CMOS) 时代，晶体管密度更高、功耗更低、体积更小——英飞凌 (Infineon)、亚德诺 (ADI)、电装天 (Fujitsu Ten)、德州仪器 (TI) 皆采 CMOS 制作高频毫米波雷达收发芯片，亦顺势拉开将微控制器 (MCU)、数字信号处理器 (DSP)，与信号放大器、射频 (RF) 等模拟前端 (AFE) 整合序幕。自动因应多变的行车环境动态调整频率，是车用雷达感测的另一挑战，以便自主感知周遭车辆雷达的频率、便实时应对进退，发挥车联网 (V2X) 效益。
同样采用高频毫米波加上制程沿革，更有利集成：从砷化镓 (GaAs) 走到硅锗 (SiGe)，再进入互补金属氧化物半导体 (CMOS) 时代，晶体管密度更高、功耗更低、体积更小——英飞凌 (Infineon)、亚德诺 (ADI)、电装天 (Fujitsu Ten)、德州仪器 (TI) 皆采 CMOS 制作高频毫米波雷达收发芯片，亦顺势拉开将微控制器 (MCU)、数字信号处理器 (DSP)，与信号放大器、射频 (RF) 等模拟前端 (AFE) 整合序幕。自动因应多变的行车环境动态调整频率，是车用雷达感测的另一挑战，以便自主感知周遭车辆雷达的频率、便实时应对进退，发挥车联网 (V2X) 效益。
图2：各种基于发射器功率的毫米波无线电制程
资料来源：ADI 官网；https://www.analog.com/en/technical-articles/bits-to-beams-rf-technology-evolution-for-5g-millimeter-wave-radios.html
但先决条件是：雷达传感器必须能穿透塑料、墙壁、衣服、玻璃等阻隔，并经得起风霜雨雪雾和强烈光照等气候考验。随着元器件走向整合，导入技术门坎变低、成本也日渐亲民，毫米波开始试探汽车之外的应用，例如，24GHz 可用智慧家庭、工业机器人等短距感测控制；而 60GHz 因具备以下特性，还能用于对噪声干扰敏感的生命体征感测或有距离层次的人机互动，颇具黑马之姿：
1. 非授权频段：联邦通信委员会 (FCC) 大手笔为 57～64GHz 之间的免授权频段分配 7GHz 非信道频谱，足以实现多重 gigabit 等级的射频链路，大数据吞吐不成问题；
2. 窄波束天线：60GHz 无线电波束非常窄，可将多个收发装置安装在同一处所，互不干扰。共址无线电可基于横向、角度间隔或交叉极化天线而彼此隔离，且易于安装和排列；
3. 信号会因氧气吸收而衰减：这虽限制了 60GHz 链路可覆盖的距离，但结合小波束特性反会提高对其他 60GHz 无线电干扰的免疫力。
1. 非授权频段：联邦通信委员会 (FCC) 大手笔为 57～64GHz 之间的免授权频段分配 7GHz 非信道频谱，足以实现多重 gigabit 等级的射频链路，大数据吞吐不成问题；
2. 窄波束天线：60GHz 无线电波束非常窄，可将多个收发装置安装在同一处所，互不干扰。共址无线电可基于横向、角度间隔或交叉极化天线而彼此隔离，且易于安装和排列；
3. 信号会因氧气吸收而衰减：这虽限制了 60GHz 链路可覆盖的距离，但结合小波束特性反会提高对其他 60GHz 无线电干扰的免疫力。
TI 在毫米波的产品线布局脉络就很清晰：AWR1x 系列符合汽车安全完整性等级
ASIL-B 要求，例如，将 77GHz 毫米波感测单芯片 (SoC)——AWR1843 安装在保险杆后面，能远至 40 公尺之外自动搜寻空置车位、停车，或侦测行人、监控车内驾驶人／乘客安全；而 IWR1x 亦将 AFE、模拟数字转换器 (ADC) 和处理器整合成一个 SoC，系统设计者不必再费神研究复杂的信号链走线，又能极小化器件尺寸、功耗和成本，更重要的是：简化了硬件配置、校准和软件开发过程——其软件开发工具包 (SDK) 囊括多种算法范例和软件库。
ASIL-B 要求，例如，将 77GHz 毫米波感测单芯片 (SoC)——AWR1843 安装在保险杆后面，能远至 40 公尺之外自动搜寻空置车位、停车，或侦测行人、监控车内驾驶人／乘客安全；而 IWR1x 亦将 AFE、模拟数字转换器 (ADC) 和处理器整合成一个 SoC，系统设计者不必再费神研究复杂的信号链走线，又能极小化器件尺寸、功耗和成本，更重要的是：简化了硬件配置、校准和软件开发过程——其软件开发工具包 (SDK) 囊括多种算法范例和软件库。
图3：使用60GHz mmWave 传感器进行人员分类 (右上角红色和蓝色标示)，以及误检测缓解 (灰色)
资料来源：TI 官网；https://e2e.ti.com/blogs_/b/industrial_strength/archive/2018/11/07/leveraging-the-60-ghz-rf-band-for-intelligent-industrial-mmwave-sensing
单柱难擎天，＂感测融合＂是解方
整体而言，＂毫米波＂雷达可通过信号反射，确定物体的距离、速度和角度 (即使目标物体很小)，且能同时识别多个目标。相较于红外光、激光、视像等光波导引，毫米波导引对烟雾、灰尘的穿透能力强，具有全天候、全天时感测特性。业界普遍认为，实现先进驾驶辅助系统 (ADAS)，一台车至少需要＂1长＋4中短＂，共5个毫米波雷达支援才够；其中，近距探测因回波和发射波的间隔非常短，多以调频连续波 (FMCW) 取代周期性发射的短脉冲。至于要达到 Level 3 以上的自动驾驶水平，＂感测融合＂(Sensors Fusion) 是必要手段。
整体而言，＂毫米波＂雷达可通过信号反射，确定物体的距离、速度和角度 (即使目标物体很小)，且能同时识别多个目标。相较于红外光、激光、视像等光波导引，毫米波导引对烟雾、灰尘的穿透能力强，具有全天候、全天时感测特性。业界普遍认为，实现先进驾驶辅助系统 (ADAS)，一台车至少需要＂1长＋4中短＂，共5个毫米波雷达支援才够；其中，近距探测因回波和发射波的间隔非常短，多以调频连续波 (FMCW) 取代周期性发射的短脉冲。至于要达到 Level 3 以上的自动驾驶水平，＂感测融合＂(Sensors Fusion) 是必要手段。
例如，光达 (LiDAR) 是将光线投射到物体，经由反射形生 3D 轮廓、找出表面特性以判断目标物，主要作用是提供＂高角度＂解析的距离信息。905nm NIR 是其常用光源，角度分辨率＜0.1度，远逊于利用电磁波传导的毫米波——24GHz 通常＞20度，高频 77GHz 也还有 5 度以上的水平，但光达的好处是：可提供更为精细的 3D 影像，确切辨认侦测目标的形体。毫米波的远视能力虽较佳，可探测 200 公尺以上的远方物体，却无从辨认具体为何物？汽车、机车、单车或行人？自然无法推估障碍物的行进速度，亦无法及时采取适当因应措施。
理想场景是：先由毫米波负责大范围初步搜索，其次由光达负责精准量测距离、方位并回报中控，配合一般近红外光 (NIR) 摄像头仔细分辨障碍物类型后，采取应变措施；此外，夜视环境恐还需要红外光雷达的辅助。另有人主张，应再将远红外光 (FIR) 摄像头加入扫描阵容，借由物体的热幅射影像协助判断障碍物是否为活体？是动物、一般成人或老弱妇孺？该在多远的距离触发应对机制？当然，这还得视市况前景与建置成本而定。
