自动驾驶的通信与感知融合正在从概念走向工程部署，其中智能天线与波束赋形技术扮演着核心桥梁角色。早期车联网通信主要实现车辆与基础设施之间的基本安全消息广播，功能限于碰撞预警与信号灯状态推送。随着自动驾驶系统对感知范围与精度的要求不断提升，单车传感器在遮挡与恶劣天气条件下的局限性凸显出来。车路协同架构通过路侧感知单元将交通参与者的位置、速度与意图信息通过通信链路传递给车辆，扩展了自动驾驶系统的感知边界。这一过程对通信链路的带宽与时延提出了较高要求，同时要求通信系统具备对信道环境的空间感知能力。智能天线技术通过在收发两端形成定向波束，将通信能量集中在特定方向，既提高了链路增益，又通过波束的到达角度获取了对向车辆或路侧设备的方向信息，使通信过程本身成为感知信息的来源。
从车联网到车路协同的演进过程中，天线的空间分辨能力成为关键使能技术。传统车联网采用全向天线或扇区天线，通信覆盖范围内的所有节点共享同一信道资源，空间复用效率较低。全向辐射的另一个缺陷是无法提供通信对端的方位信息，车辆虽然收到了前车的紧急制动通知，但无法判断该前车是正前方车辆还是相邻车道车辆。相控阵天线通过调节阵列单元的相位差，使天线波束在空间中进行电控扫描，车辆可以在通信建立的过程中测量接收信号在不同波束指向下的强度分布，从而估计出通信对端的到达角度。到达角度的测量精度与天线阵列的孔径成正比，车载相控阵在天线罩尺寸受限的条件下，通过采用多层贴片或介质谐振天线形式来增加有效孔径。波束赋形与到达角度测量的结合使车辆获得了对周围通信节点的空间感知能力，这种能力可以与传统感知系统的目标检测结果进行关联验证。
波束赋形技术在车路协同中的应用不仅限于通信链路的建立过程，还延伸到感知辅助领域。路侧单元部署在交通路口或高速公路龙门架上，其位置固定且已知，相控阵天线可以形成多个同时存在的波束，分别跟踪不同方向驶来的车辆。每个波束携带的发射功率根据对应车辆的链路预算动态调整，避免了对非目标方向的功率浪费。更为重要的是，路侧单元可以利用通信波束的接收信号对车辆进行被动定位。当车辆处于视距范围内时，路侧单元通过测量上行信号的到达角度与信号飞行时间，可以解算出车辆的二维位置坐标，其精度在近距离条件下可达亚米级。这一被动定位能力不依赖车辆主动上报全球导航卫星系统坐标，可以作为卫星定位系统的备份或补充。在隧道或城市峡谷等全球导航卫星信号拒止环境中，路侧单元的波束赋形定位提供了维持自动驾驶系统位置感知的冗余手段。
智能天线在车路协同中的另一个重要作用是抑制干扰与提升空间复用度。自动驾驶场景中，十字路口的车辆与行人密集，大量通信节点在同一时频资源上发送基本安全消息，信号冲突的概率随节点密度增加而急剧上升。全向天线环境下，一个节点的发射会干扰其通信覆盖范围内的所有其他节点。波束赋形使每个节点将发射能量集中在目标接收节点的方向，对非目标方向的干扰辐射大幅降低。在路侧单元采用多波束相控阵的情况下，可以同时与多个方向的车辆建立独立的通信链路，各波束之间的空间隔离度提供了天然的多址接入能力。空间复用技术的部署使路口的通信容量不再受限于单信道竞争机制，百分之九十分位的数据包传输时延较全向方案大幅缩短。空间隔离度对波束指向精度的要求较高，路侧单元需要根据车辆回传的全球导航卫星系统坐标或自身的到达角度测量结果，实时更新每个波束的指向角度，并保证波束切换时的相位连续性。
通信与感知的融合在车路协同架构中还体现在信道状态信息的感知价值利用上。波束赋形系统在进行信道估计时会获得每条路径的幅度、相位与延迟信息，这些信息反映了车辆周围环境的散射体分布。当车辆驶过一段具有固定建筑物的路段时，来自建筑物的反射路径参数会呈现可重复的特征序列。利用这一特征序列与高精地图中的建筑物位置信息进行关联，车辆可以实现基于信道指纹的辅助定位。这种定位方法不依赖额外的硬件，仅利用通信波束在信道估计过程中已经获得的参数，定位精度可达车道级别。信道状态信息的另一个应用方向是对气象条件的感知，雨衰与雾衰减在太赫兹与毫米波频段具有明显的频率选择性，波束赋形系统的自动增益控制量变化可以反演出路径上的降雨强度或雾浓度。这些气象信息可以通过车路协同网络在区域内广播，帮助后方车辆调整车速或选择替代路线。
智能天线与波束赋形技术的工程部署面临车辆运动带来的波束跟踪挑战。自动驾驶车辆在高速行驶时，车辆的朝向与位置持续变化，车载相控阵需要连续调整波束指向以维持与路侧单元的连接。波束跟踪的难度随车速与通信频率的提高而加剧，在较高频率下，波束宽度仅有数度，车辆移动数米就可能导致波束完全失准。开环跟踪方案利用车辆的全球导航卫星系统定位信息与高精地图中的路侧单元位置，预先计算出所需波束指向角度。当全球导航卫星系统信号可用时，开环跟踪的精度足以维持波束对准，且不存在反馈延迟引入的滞后误差。在隧道或地下停车场等无全球导航卫星系统信号的区域，需要切换到闭环跟踪模式，接收端通过检测导频信号的信噪比变化向发射端反馈波束调整指令。闭环跟踪的收敛速度要求波束调整步长与信道变化的速率匹配，波束扫描的码本设计需要在搜索时间与角度分辨率之间取得平衡。从车联网到车路协同，智能天线与波束赋形正在将通信信道从一个被动的信息传输媒介转变为主动的环境感知工具，这种转变使自动驾驶系统的感知维度从单一传感器扩展到了通信链路。
