毫米波雷达传输距离远,在传输窗口内大气衰减和损耗低,穿透性强。汽车毫米波雷达传感器,可以满足车辆对全天气候的适应性的要求,并且毫米波本身的特性,决定了毫米波雷达传感器器件尺寸小、重量轻等特性。很好的弥补了如红外、激光、超声波、摄像头等其他传感器,在车载应用中所不具备的使用场景。

国内外主流汽车毫米波雷达频段为24GHz(用于短中距离雷达,15-30米)和77GHz(用于长距离雷达,100-200米)。24Ghz的波长虽超过了1cm,有12.5mm长,一般这个波长附近的雷达叫微波雷达,也叫做毫米波雷达。24Ghz雷达和77Ghz相比,直线性差一些,但周围的金属物也是能够检测出来的。参照这样的特性,车辆周围的车辆检测使用24Ghz,前方车辆检测使用77GHz。

毫米波雷达与其他传感技术对比表

(资料图片仅供参考)

超声波摄像头红外线激光雷达毫米波雷达

优势结构简单、价格便宜、体积小巧成本适中,可以分辨出障碍物的大小和距离,并能识别行人低成本,夜间不受影响测距精度高,方向性强,响应快,不受地面杂波影响不受天气情况和夜间影响,可以探测远距离物体(100米以上)

劣势会受到天气和温度变化影响,最大测量距离只有几米和人眼一样 会受到视野的影响,也会受到恶劣天气影响会受到天气条件限制,只能探测近距离物体,难以识别行人成本很高,不能全天候工作,遇浓雾、雨天气无法工作成本较高,行人的反射波较弱,难以探测

汽车毫米波雷达传感器因为其抗环境干扰能力强、稳定性高的特点而被各大汽车制造商看好。这类应用在欧美日汽车已经普及化,目前这些地区几乎所有的汽车均开始配备汽车毫米波雷达传感器,其中包括汽车防撞雷达、汽车盲区检测雷达等。

汽车毫米波雷达传感器市场规模

在汽车主动安全领域,汽车毫米波雷达传感器因为能够全天候工作,不受光线、雾霾、沙尘暴等恶劣天气的影响,已成为业界公认的主流选择,拥有巨大的市场需求,因而也是汽车电子厂商当前的主要研发方向。

2014年全球汽车毫米波雷达市场出货量在1900万个,据市场研究机构Plunkeet Research预测,预计到2020年全球汽车毫米波雷达将近7000万个,2015年-2020的复合增速约为24%。

中国是全球最大汽车生产和消费国家,2015年中国汽车市场已经达到了1.7亿辆的保有量(其中私家车有1.25亿辆),并且今后将按每年近2000万辆的增速快速发展。中国汽车市场占全球汽车销量30%以上,但ADAS份额却显著低于30%。随着消费结构升级和中产阶级购车需求的增加,未来基于毫米波雷达的ADAS需求量呈现爆发式增长。

根据国内产业机构调查,国内2014年汽车毫米波雷达销量约为120万颗,2015年约为180万颗。主要应用为盲点检测和后方车辆提醒的中短距雷达(24Ghz),每车需要两颗。 2015年中国汽车销售量为2459.8万辆,如果2015-2020年我国的乘用车复合增速为4%,到 2020年乘用车全年销量将近约为3000万辆。

到2020年,如果中国汽车销售量中有15%装配汽车毫米波雷达的话,按每辆车装配2 个,预计2020年的毫米波雷达需求量近900万个,未来五年复合增速约为50%。

汽车毫米波雷达竞争格局

汽车毫米波雷达系统主要包括天线、收发模块、信号处理模,而MMIC芯片和天线PCB板是毫米波雷达的硬件核心。

前端单片微波集成电路(MMIC)是毫米波雷达的关键部件,前端单片毫米波集成电路(MMIC)技术主要由在国外半导体公司掌控, 基本在英飞凌、ST、恩智浦∕飞思卡尔等极少数国外芯片厂商手中。国内24G/77GHz毫米波集成电路(MMIC)已取得突破,24GHz毫米波集成电路(MMIC)已由厦门意行24GHz集成电路(MMIC)量产并试用中,但77GHz毫米波集成电路(MMIC)的研制,由于国外的封锁,国内之前一直积累不深,惊喜的是沈阳承泰、厦门意行目前也都取得突破,不久产品将面世。另外唯一的豪米波雷达国家重点实验室-东南大学也一直在研发77GHz毫米波集成电路。

天线是汽车毫米波雷达有效工作的关键设计之一, 同时也是毫米波车用雷达能否赢得市场的关键。

毫米波雷达天线的主流方案是微带阵列,简单说将高频PCB板集成在普通的PCB基板上实现天线的功能,需要在较小的集成空间中保持天线足够的信号强度。

由于ADAS的功能,往往是通过传感器+处理器的方式捆绑销售,使得系统供应商在里面担当了产业链中核心角色,基于毫米波雷达的ADAS技术主要由大陆、博世、电装、奥托立夫等传统零部件系统供应商巨头所垄断。国内已有厂商如华域汽车、杭州智波、芜湖森思泰克、北京行易道等也在开发毫米波雷达产品有所突破,有的产品已问世或即将问世。

汽车毫米波雷达国产化亮点:

下面是近年来我国在汽车毫米波雷达国产化方面取得的突破和显著成绩,其亮点有:

东南大学毫米波国家重点实验室在毫米波单片集成电路方面,已完成8mm波段VCO、混频器、倍频器、开关、放大器等单功能芯片的研制,目前正在开展单片接收/发射前端的设计与研制。

厦门意行半导体科技有限公司在24GHz汽车主动安全雷达射频前端集成电路取得突破,已独立开发出多款具有完全自主知识产权的毫米波集成电路,是国内唯一一家提供24GHz汽车主动安全雷达射频前端MMIC解决方案的企业。目前该公司77GHz汽车主动安全雷达射频前端MMIC研制也取得一定突破,期待早日面世。

沈阳承泰科技有限公司在研发77GHz汽车毫米波雷达上也取得突破,预计今年产品会问世。

此外国内专注毫米波雷达系统集成公司也都取得显著成绩。

华域汽车系统股份有限公司是上海证券交易所上市公司,公司业务为独立汽车零部件研发、生产及销售。华域汽车在24Ghz汽车毫米波雷达研发已积累多年,产品即将问世。

北京行易道公司(Autoroad)是专注毫米波雷达技术的高科技公司,核心团队从事雷达技术研发超过10年,目前已掌握毫米波雷达系统设计,毫米波雷达天线设计,雷达信号检测、目标识别及跟踪技术,毫米波雷达成像等多项关键技术。公司出品的77GHz远程防撞雷达,已经装配在自主品牌的无人车上,是我国第一家和主机厂合作的毫米波雷达公司。

杭州智波科技有限公司研发团队已经成功研制出毫米波防撞雷达系统。该公司的毫米波防撞雷达系统主要涵盖了主动车距控制巡航系统、防撞预防系统、盲点侦测系统、支持型汽车泊车系统、后碰撞警告系统、缓解撞击刹车系统、智能安防雷达系统等七大功能,其内部24GHZ和77GHZ雷达感应器方案使得整个ADAS系统能够对不同的动态进行预警,此外,还研制了新型高度集成的毫米波雷达天线。预计装有其24GHZ和77GHZ毫米波雷达的ADAS 系统今年下半年将进行路面测试。

芜湖森思泰克智能科技有限公司是以毫米波雷达技术为平台,专业从事24GHz、77GHz毫米波雷达传感器智能应用产品研发、生产与销售的高科技型企业。已经成功研制了毫米波防撞预防系统、盲点侦测系统。

深圳路王电子科技有限公司量产的汽车前方防碰撞预警系统(FVCWS)也是国内为数不多的使用77GHz毫米波雷达技术的产品。

南京隼眼电子科技有限公司依托东南大学毫米波国家重点实验室,专注于77GHz汽车毫米波雷达技术研究与应用。

尽管国产毫米波雷达突破了核心技术,打破国外垄断,取得了骄人成绩,但目前仅有厦门意行24GHz毫米波雷达芯片已量产。毕竟刚刚起步,力量还薄弱,国内汽车毫米波雷达系统的芯片、算法还主要依赖进口,成本很高。加快开发国产的77GHZ毫米波雷达芯片并尽快车载应用,将是我国汽车毫米波雷达产业摆脱受制于人的机遇。

结语:我国汽车毫米波雷达是新兴领域,随着汽车ADAS系统的广泛应用,有着巨大的市场前景,容易形成大产业。

千人计划专家,同济大学汽车学院白杰教授认为,相对在摄像头方面的激烈竞争,毫米波雷达更有创新性,潜在的市场空间更大,机会更多。

汽车毫米波雷达需要长期的技术积累,重视基础能力的提升更为必要,国内相关研究机构和企业要加大研发投入,沉下心打好基础,形成有自己特色的技术积累。

希望国内汽车毫米波雷达产学研紧密配合,产业资本和社会资本积极介入,抓住这难得机遇,力争毫米波雷达产业成为构建我国未来汽车产业核心竞争力的排头兵。