毫米波雷达分析

Posted 2021-02-28 wujianming-110117

毫米波雷达分析

一．    国际市场与技术

毫米波、激光技术在无人车领域皆具有重要应用，目前尤以毫米波相关技术更为火热。无人车驾驶研发过程中，常以毫米波雷达作为无人驾驶传感器之一。原因在于，毫米波传感器相比较激光雷达以及摄像头而言，测量距离较远，且在雨雪等恶劣天气情形下还能维持稳定工作。由此可见，毫米波技术在无人车领域内所发挥的重要作用。这篇文章中，将向大家详细介绍毫米波雷达的相关知识以及如何将毫米波运用在无人车当中。

毫米波雷达技术壁垒较高，从全球市场情况来看，目前市场份额主要由国外零部件巨头所占据。2018 年全球毫米波雷达市场前五大供应商分别为博世、大陆、海拉、富士通天、电装(Denso)，合计占有了 68%的市场份额。此外，TRW、德尔福、Autoliv、法雷奥等公司也是重要的毫米波雷达供应商。

 

 1. 毫米波雷达的特点

在毫米波雷达的频率选择上，各个国家主要有三种波段——24GHz、60 GHz、77 GHz，而目前正在向77GHz靠拢。欧洲和美国选择的是对77GHz的集中研究，而日本则选用了60GHz的频段，随着世界范围77G Hz毫米波雷达的广泛应用，日本也逐渐转入了77GHz毫米波雷达的开发。

目前毫米波雷达主要是以24GHz SRR(Short Range Radar)系统+77GHz LRR(Long Range Radar)系统的形式出现，24GHz毫米波雷达主要负责短距离探测，而77GHz毫米波雷达主要负责远距离探测。

1）77GHz雷达相对于24GHz雷达体积更小。77GHz雷达波长不到24GHz的三分之一，所以收发天线面积大幅减小，整个雷达的尺寸有效下降，对于追求小型化非常有利。

2）77GHz雷达可以同时满足高传输功率和宽工作带宽，同时满足这两点使得其可以同时做到长距离探测和高距离分辨率。

3）77GHz雷达在天线、射频电路、芯片等的设计和制造难度更大，技术成熟度较低，目前成本更高。

从国外主要毫米波雷达供应商的产品技术参数来看，各公司在毫米波雷达发展上各有不同。

博世的毫米波雷达产品主要以 76-77GHz 为主，产品技术先进，主要包括 MRR(中距离)和 LRR(远距离)两个系列，其中 LLR4 产品最大探测距离可以达到 250 米，在同类产品中处于领先位置。

大陆的毫米波雷达产品全面覆盖 24GHz 和 77GHz 两个频率，且以 77GHz产品为主，产品类别丰富，包括 ARS441、ARS510、SRR520、SRR320 等多个系列。大陆 ARS441 远程毫米波雷达的最大探测距离可以达到 250 米，在同类产品中领先。大陆的毫米波雷达产品的探测视角在对比中也较为突出。

海拉同样也是毫米波雷达的最大的几家供应商之一，早在 2004 年，海拉的第一代 24GHz 毫米波雷达即进行量产。目前海拉的毫米波产品主要以 24GHz 为主，是市场上的重要生产商。

德尔福公司的毫米波雷达产品也主要以 77GHz 产品为主，从探测距离上来看主要以中近程为主。

 

 

 2. 毫米波雷达的优势

毫米波雷达具有波长短、频带宽(频率范围大)，穿透能力强的特点，这些特点形成了毫米波雷达的优势：

1）穿透能力强，不受天气影响。大气对雷达波段的传播具有衰减作用，毫米波雷达无论在洁净空气中还是在雨雾、烟尘、污染中的衰减都弱于红外线、微波等，具有更强的穿透能力。毫米波雷达波束窄、频带宽、分辨率高，在大气窗口频段不受白天和黑夜的影响具有全天候的特点。

2）体积小巧紧凑，识别精度较高。毫米波波长短，天线口径小，元器件尺寸小，这使得毫米波雷达系统体积小重量轻，容易安装在汽车上。对于相同的物体，毫米波雷达的截面积大、灵敏度较高，可探测和定位小目标。

3）可实现远距离感知与探测。毫米波雷达分为远距离雷达(LRR)和近距离雷达(SRR)，由于毫米波在大气中衰减弱，所以可以探测感知到更远的距离，其中远距离雷达可以实现超过200m的感知与探测。

毫米波雷达的多项优势，其目前在汽车防撞传感器中占比较大，根据IHS的数据，毫米波/微波雷达+摄像头在汽车防撞传感器中占比达到了70%。

 二．国外主要企业

1. 博世毫米波雷达

博世目前是全球市场中毫米波雷达技术最先进的供应商之一，博世在 2013 年即推出中距离雷达，截至 2016 年，博世已经向市场供应了超过一千万个毫米波雷达。

从博世毫米波雷达的性能参数指标来看，其产品目前处于行业领先的地位。博世最新的第四代远距离雷达传感器(LLR4)的最大探测距离可以达到 250 米，最大探测目标数可以达到 24 个。LLR4能够分辨固定障碍物，可以在高速行驶状态下使用，在选配透镜或雷达罩加热功能后可以不受天气条件影响，同时具有极高的抗震稳固性、安装便捷性等。LLR4 可以应用于预先紧急制动、自适应巡航、交通堵塞辅助、左转辅助、集成巡航辅助等自动驾驶功能。

博世 MMR 产品分为中前和中后位置两个类别，最大探测距离分别为 160 米和 80 米，最大探测目标数都可达到 32 个。中前位置的 MMR 可以应用于预先紧急制动、自适应巡航、车距指示等自动驾驶功能，中后位置的 MMR 可以应用于车道变换辅助、后方交叉路口预警等自动驾驶功能。

 

 从客户情况来看，博世的毫米波雷达下游客户分布广泛，包括大众、奥迪、奔驰、福特、日产、菲亚特和保时捷等;国内公司中吉利汽车、长安汽车等也是博世的客户。截至 2017 年底，国内搭载博世驾驶员辅助系统的自主品牌量产车型已多达 30 个以上。

从市场份额上来看，2018 年，博世在全球毫米波雷达的市场份额为 19%，占据着第一的位置。

 

 博世根据 ADAS 自动驾驶等级的需求，目前正在开发全系列的下一代传感器，包括下一代毫米波雷达、下一代前置摄像头、下一代环视系统以及正在研发的激光雷达。博世预计 2019 年将推出第五代毫米波雷达，可以实现远距离探测，水平视角的增大以及探测精度的进一步提升;2021 年，博世将推出配备 L3 及以上级别自动驾驶的毫米波雷达。相较于第四代毫米波雷达，第五代毫米波雷达的带宽将提升 50%，同时通过拓展可占用带宽获得更多的反射量，从而实现更精确的环境建模。

 

 2．大陆毫米波雷达

大陆集团是全球最大的汽车零部件供应商之一，大陆集团毫米波雷达产品全面覆盖 24GHz 和77GHz 两个频率，产品包括 ARS441、ARS510、SRR520、SRR320 等多个系列。大陆集团的ARS441 远程毫米波雷达最大探测距离可以达到 250 米，在同类产品中处于领先地位。

大陆集团的毫米波雷达产品可以实现自适应巡航、盲点警告、车道变换辅助、前后交叉交通警报(带制动装置)、后碰撞感应、横向碰撞躲避、堵塞检测等多种功能，其中自适应巡航功能的最高时速可以达到 200 公里/小时。

目前，大陆集团的毫米波雷达产品已经发展到第五代，第五代长距离雷达的最大探测距离可以达到300 米，第五代近程雷达可以实现精确停车功能，在行业中领先。新一代的传感器还具有模块化扩展功能，可以迎合整车企业不同的产品要求及电力电子架构

 

 从客户情况来看，大陆集团的下游客户包括丰田、福特、通用、大众、奔驰、现代、宝马、沃尔沃、凯迪拉克等;国内公司中，广汽集团、东风汽车等也是大陆集团的客户。

在市场份额上，2018 年，大陆集团在全球毫米波雷达的市场份额为 16%，占据着第二的位置，仅次于博世。