رادارها سیستم هایی هستند که با ارسال امواج رادیویی و تحلیل انعکاس آنها در محیط، امکان موقعیت یابی اشیاء یا اهداف ثابت و متحرک را در شرایط مختلف آب و هوایی دارا میباشند. در مقایسه با چشم انسان، رادارها میتوانند در شرایط نور زیاد، نور کم، مه، گرد و غبار، باران، برف و … به خوبی به فعالیت خود ادامه دهند. این سیستم ها در صنایع نظامی حدود 60 سال است که به کار گرفته میشوند و برتری نظامی حائز اهمیتی را به کشورهایی داده اند که از این تکنولوژی استفاده میکنند. در کاربردهای تجاری نیز رادارها در همه فرودگاه های کوچک و بزرگ وجود دارند. امروزه تمامی کشتی ها و حتی قایق های کوچک به رادار مجهز شده اند. کاربرد رادار در عصر جدید هر روز گسترده تر شده است به نحوی که صنایع خودروسازی نیز به استفاده از رادارها روی آوردند.  

در صنعت خودرو رادار در ابتدا در محدوه فرکانسی ISM (محدوده ای که نیاز به مجوز فرکانسی ندارد)، مورد استفاده قرار گرفت. به این منظور فرکانس کاری 24GHz برای برخی کاربردها نظیر BSD (رادار نقطه کور) مورد استفاده قرار گرفت. با این حال حداکثر پهنای باندی که بدون مجوز فرکانسی در محدوده 24GHz میتواند مورد استفاده قرار گیرد، 500MHz است. از آنجایی که پهنای باند رادار با قدرت تفکیک پذیری آن رابطه دارد، فرکانس 24GHz برای کابردهای نوین رادار انتخاب خوبی به شمار نمیرود. ضمن آنکه با زیاد شدن تعداد خودروهایی که از رادار استفاده میکنند، محدودیت پهنای باند در فرکانس 24GHz سبب ایجاد تداخل زیاد بین رادارهای اتومبیل میشود.  

صنعت خودرو و مخابرات در دنیا از پیشگام های پیشرفت در تکنولوژی میباشند. در مخابرات نیز مشکل محدودیت پهنای باند در سالهای اخیر به عنوان یک موضوع بسیار مهم مورد توجه قرار گرفته است. در حال حاضر محدوده فرکانسی مورد استفاده برای مخابرات نسل سوم و چهارم یا LTE در کشورهای مختلف کمتر از 6GHz میباشد و پهنای باند استفاده شده نیز به صورت متغیر میتواند، 10MHz، 20MHz، یا 40MHz باشد. در مخابرات، پهنای باند به صورت مستقیم با نرخ ارسال و دریافت (سرعت شبکه یا اینترنت) متناسب است. بنابراین، مانند رادار، مخابرات نیز به سمت استفاده از فرکانسهای بالاتر، جایی که پهنای باند بیشتری مورد استفاده قرار گیرد تمایل پیدا کرد. مبحثی که به عنوان هدف در مخابرات نسل پنجم (5G) مطرح شده است، ارسال و دریافت سیگنال با پهنای باند بسیار زیاد در محدوده موج میلیمتری (mmWave). 

با افزایش علاقه مندی به استفاده از موج میلیمتری، شرکت های بزرگ مخابراتی نظیر Huawei اقدام به طراحی و ساخت سنسورهایی کردند که به عنوان Base-Station (BS) بتواند در موج میلیمتری به ارسال و دریافت سیگنال بپردازد. به طریق مشابه، در شرکت های تولید کننده چیپ (chip) مانند Texas Instruments (TI) یا NXP اقدام به طراحی و تولید چیپ هایی کردند که همه ماژول رادار را (شامل فرستنده، گیرنده، پردازشگر و در برخی موارد حتی آنتن) درون خود دارد.

با ساخت ROC ها، کاربرد آن ها در صنعت خودرو و سایر صنایع نظیر ساختمانهای هوشمند و بیمارستانها به صورت چشمگیری افزایش پیدا کرد. این نوع سنسورها که در موج میلیمتری کار میکنند (فرکانس مرکزی 60GHz یا 79GHz) دارای پهنای باند بسیار زیاد هستند (حدود 5GHz). این پهنای باند زیاد امکان تفیکیک پذیری بسیار بالایی را به رادار میدهد (حدود 5 سانتی متر)، به این معنی که اشیاء با اختلاف فاصله ای ناچیز قابل تفیکیک از هم هستند. ضمن آنکه ورود مخابرات به همین محدوده فرکانسی و تولید انبوه این نوع سنسورها برای کاربردهای مختلف سبب شده است که قیمت تمام شده هر سنسور به میزان قابل توجهی پایین باشد (حدود چند ده دلار). ضمن آنکه کاربری این نوع سنسورها در کاربردهای مختلف سبب شده است مجموعه های بزرگ سرمایه گذاری های عظیمی را برای تحقیق در این حوزه داشته باشند. بنابراین پیشرفت چشمگیری در تکنولوژی رادار انجام شده است، به نحوی که امروزه رادارهای ساخته شده در صنعت خودرو مجهز به تکنیک MIMO میباشند، موضوعی که در سایر زمینه های تجاری یا نظامی هنوز جنبه تحقیقاتی دارد. 

کاربرد رادار در صنعت خودرو

اتومبیل های بدون راننده یا خودران موضوعی است که امروزه مورد توجه بسیاری از خودروسازان در دنیا قرار گرفته است. مجموعه Society of Automotive Engineers (SAE) یا انجمن بین‌المللی مهندسان خودرو، شش سطح را برای انوع خودرو تعریف کرده است که در ویدئوی زیر نشان داده شده است

سطح 3، 4 و 5، به صورت خاص در کاربردهایی مورد نظر هستند که نیاز به راننده در خودرو کم شده است (راننده وجود ندارد و اتومبیل خودران است). اکثر اتومبیل های امروزی در دنیا در سطوح 1 و 2 در SAE قرار دارند. همانطور که در بالا نشان داده شده است، در سطح صفر SAE، نیاز به استفاده از 1 تا 3 سنسور رادار وجود دارد که به منظور اعلام هشدار (Warning) مورد استفاده قرار میگیرند (قابلیت هایی که هنوز در خودروهای ساخت داخل وجود ندارد). این هشدارها شامل BSD (نقطه کور)، FSW (هشدار تصادف از جلو)، EBW (هشدار ترمز)، LDW (هشدار در هنگام خارج شدن از خط) میباشد. طبق اعلام کمیسیون امنیت جادهای اتحادیه اروپا، از سال 2022 اتومبیل های جدیدی که دارای قابلیت AEB (ترمز اتوماتیک) نباشند اجازه تولید و فروش در اروپا را ندارد. از طرف دیگر، بررسی ها نشان میدهد فروش خودروهایی که قابلیت هایی نظیر BSD یا AEB و ACC را دارند به مراتب نسبت به سایر خودروها بیشتر است. 

---

رادار نقطه کور

---

ویدئوی زیر نحوه عملکر رادارهای نسل جدید در خودروی BMW را نشان می دهد

نسل جدید رادارهای خودرو، علاوه بر قابلیت های قبلی با افزایش تعداد آنتنها در دو بعد سمت و ارتفاع و تشکیل آرایه مجازی مایمو بسیار بزرگ، قابلیت تصویر برداری دارند و به آنها 4D-Imaging گفته می شود. ویدئوی زیر یک نمونه از این رادارها را نشان می دهد

---