車載毫米波雷達——高階自動駕駛的標配

1.毫米波雷達簡介

雷達，是英文Radar的音譯，源於radio detection and ranging的縮寫，意思為"無線電探測和測距"，即用無線電的方法發現目標並測定它們的空間位置。雷達發射電磁波對目標進行照射並接收其回波，由此獲得目標至電磁波發射點的距離、距離變化率（徑向速度）、方位、高度等信息。

毫米波雷達，是工作在毫米波波段（millimeter wave ）的雷達，通常是指30～300GHz (波長為1～10mm) 頻段。毫米波的波長介於厘米波和光波之間，與紅外、激光、電視等光學雷達相比，毫米波雷達穿透霧、煙、灰塵的能力強，具有全天候、全天時的特點。毫米波雷達在雷達探測、高速通信、導彈制導、衛星遙感、電子對抗等軍用領域均有廣泛的應用，近年來隨著毫米波器件水平、電路設計技術、天線技術等相關技術日益發展和不斷成熟，毫米波雷達在汽車雷達上的應用也獲得了很大的發展。

2.車載毫米波雷達

1）車載毫米波雷達功能

美國汽車工程學會將自動駕駛分為0到5級，目前L1-L2技術已成熟，L3-L4即將量產（如特斯拉、豐田AHAC、通用Super Cruise）。中短期內，智能汽車將以ADAS形式呈現。在相關產業鏈上，毫米波雷達可以實現自適應巡航控制（Adaptive Cruise Control），前向防撞報警（Forward Collision Warning），盲點檢測（Blind Spot Detection），輔助停車（Parking aid），輔助變道（Lane change assistant）等高級駕駛輔助系統（ADAS）功能。

車載雷達感測器功能及優缺點各有不同，相關比較如下表所示：

其中，車載毫米波雷達是目前唯一的一型號全天時、全天候的車載雷達感測器，是實現自動駕駛的感測器方案中的標配。

2）車載毫米波雷達工作原理

車載毫米波雷達通過天線向外發射毫米波，接收目標反射信號，經後方處理後快速準確地獲取汽車車身周圍的物理環境信息（如汽車與其他物體之間的相對距離、相對速度、角度、運動方向等），然後根據所探知的物體信息進行目標追蹤和識別分類，進而結合車身動態信息進行數據融合，最終通過中央處理單元進行智能處理。經合理決策後，以聲、光及觸覺等多種方式告知或警告駕駛員，或及時對汽車做出主動干預，從而保證駕駛過程的安全性和舒適性，減少事故發生幾率。

3）產品分類

目前各個國家對車載毫米波雷達分配的頻段各有不同，國內外主流汽車毫米波雷達頻段為24GHz（用於短中距離雷達，15-30米）和77GHz（用於長距離雷達，100-200米）。少數國家（如日本）採用60GHz頻段。由於77G相對於24G的距離、精度等諸多優勢，未來全球車載毫米波雷達的頻段會趨同於77GHz頻段（76-81GHz）。

4）智能駕駛應用場景

目前，賓士S級、奧迪A8兩款新車型均實現了L3級自動駕駛，都是搭載了1枚長距離毫米波雷達和4枚中短距離毫米波雷達方案，其中A8還搭載了1枚四線激光雷達與長距離毫米波雷達組成冗餘系統。

當前L3級別的普及感測器方案是：長距離毫米波雷達+短距離毫米波雷達+攝像頭。未來L3以後的感測器優選方案是：激光雷達+長距離毫米波雷達+短距離毫米波雷達+攝像頭。

5）產業鏈

a）產業上游：

車載毫米波雷達系統主要包括天線、收發模塊、信號處理模塊組成，其中前端單片微波集成電路（MMIC）和雷達天線高頻 PCB 板是毫米波雷達感測器上游的核心。

1）前端單片微波集成電路（MMIC）是毫米波雷達的關鍵部件，它包括多種功能電路，如低雜訊放大器（LNA）、功率放大器、混頻器、甚至收發系統等電路。具有電路損耗小、雜訊低、頻帶寬、動態範圍大、功率大、附加效率高、抗電磁輻射能力強等特點。前端單片微波集成電路（MMIC）技術由國外半導體公司掌控，高頻的MMIC只掌握在英飛凌、NXP等極少數國外晶元廠商手中。2015年對國內解除技術，國內的MMIC仍處於起步狀態，廈門意行24G已經完成攻關，小批量量產。目前國內實驗室水平最高的是東南大學，擁有唯一的毫米波雷達國家重點實驗室。

2）雷達天線高頻PCB板：毫米波雷達天線的主流方案是微帶陣列，即將高頻PCB板集成在普通的PCB基板上實現天線的功能。需要在較小的集成空間中保持天線足夠的信號強度。77Ghz雷達是更高規格的高頻PCB板，目前全球僅羅傑斯、Schweizer等少數公司擁有相關技術。國內PCB板滬電股份已經與Schweizer展開了深度合作。

b）產業中游：

主要是24G雷達感測器和77G雷達感測器兩種類型產品。目前車載毫米波雷達產品集成關鍵技術主要被 Bosch、Continental、 Denso、 Autoliv 等零部件巨頭壟斷，特別是 77GHz 產品技術只有 Bosch、Continental、Denso、Delphi 等少數幾家公司掌握。

c）產業下游：

AEB、ACC等系統智能駕駛解決方案系統商。毫米波雷達通常和AEB、ACC系統一起供應，需要對底盤技術有很深理解，所以主要是博世、大陸、威伯科等國外公司壟斷。國內整車廠研發中心也有在研發相關產品，比如吉利旗下的福瑞泰克等。

車載毫米波雷達發展歷程與市場現狀

1.發展歷程

實際上，在上世紀60年代的美國，毫米波雷達便開始在車載領域應用，但是當時的工藝水平較低，應用的是單天線，前端只能一收一發，其頻率只有10GHz。而且，這種雷達裝置配備在車輛的前方並不美觀，基本上就像是兩個盤子在那放著。之後，為了縮小其體積，業內專家不斷將頻率往上提，來到30GHz、50GHz。雷達頻率越高、天線尺寸就越小，意味著同樣尺寸的雷達，其天線波束的集中度更高。到了90年代，就發展出了60GHz、77GHz和94GHz的毫米波雷達。60GHz頻段後來主要用來通信，94GHz主要是軍用頻段，而工業上則選擇了77GHz作為主流的毫米波雷達的頻段。在歷史上，也有比較典型的毫米波雷達應用。1992年，美國交通部門在灰狗公交車上安裝了1500套毫米波雷達，到1993年取得了立竿見影的效果：交通事故發生率下降了25%。不過最後因為效果太好，損壞了一些既得利益者的利益，所以在1994年被全部拆除。

2.市場現狀

a）全球車載毫米波雷達市場

目前毫米波雷達技術主要由大陸、博世、電裝、奧托立夫、Denso、德爾福等傳統零部件巨頭所壟斷，特別是77GHz毫米波雷達，只有博世、大陸、德爾福、電裝、TRW、富士通天、Hitachi等公司掌握。

在毫米波雷達領域，主要的生產商都是國外公司，這些公司掌握著該領域的核心技術。毫米波雷達系統的領先廠商包括博世（Bosch）、大陸（Continental）、TRW、德爾福（Delphi）、Hella、富士通（Fujitsu-ten）、電裝（Denso）等公司。博世與大陸的佔有率均為22%，並列全球第一。

Autoliv以24GHz盲點、變道輔助雷達為主，主要客戶是戴姆勒賓士——其車輛基本標配了變道輔助，Autoliv的毫米波雷達出貨量很大。

Bosch的毫米波雷達主要以77GHz為主，覆蓋的面比較廣，有長距（LRR）、中距（MRR）以及用於車後方的盲點雷達。Bosch的方案集成度非常高，輸出的是對汽車的控制信號，其定製性很強，通常是與大型車企合作一個車型，共同推進項目。

Continental在毫米波雷達產品方面既有24GHz，也有77GHz，性能做得還不錯，戴姆勒的77GHz毫米波雷達主要由Continental供應。

目前提供汽車毫米波雷達器件的公司有NXP、英飛凌（Infineon）、意法半導體（STM）、TriQuint等公司。NXP和英飛凌公司主要提供收發前端集成單片（MMIC），TriQuint公司提供工作頻率77GHz的低噪放、放大器、倍頻器等器件。博世（Bosch）、德爾福（Delphi）等公司提供汽車毫米波收發模塊。

b）國際及國內市場需求預測

受益於ADAS 的發展，毫米波雷達晶元出貨量快速增長。根據目前裝配毫米波雷達的車型測算，2017年預計毫米波雷達國內出貨量可達1000萬顆，市場規模50億。

據中汽協測算，2020年，國內整車總銷量將達2877萬輛。假設至2020年我國ADAS滲透率達到35%，則我國毫米波雷達的出貨量可達5000萬顆，相比2017年1000萬顆的出貨量，有5倍的擴張空間。

3.國內車載毫米波雷達公司

毫米波雷達市場空間大，國內近兩年湧現出多家相關公司。國內相關公司主要包括華華域汽車、湖南鈉雷科技、廈門意行半導體、北京行易道科技、杭州智波科技、深圳卓泰達電子、蕪湖森思泰克、瀋陽承泰科技、南京隼眼等。但目前較為成熟的產品僅有湖南納雷和廈門意行的24GHz中短距毫米波雷達，77GHz雷達處於樣機階段還未量產。

1）北京行易道

行易道77GHz防撞雷達，已經裝配在北汽的無人車上，在2016北京國際汽車展覽會上亮相。同時，行易道也是我國第一家和主機廠合作的毫米波雷達公司。2017年 3 月，公司拿到了國科嘉和資本、磐谷資本數千萬元的 A 輪融資。

2）杭州智波科技有限公司

智波科技成立於2015年底，由幾位德國海歸博士創立，專註於研發高級駕駛輔助系統及無人駕駛系統中的核心器件，是掌握車載毫米波雷達整套核心技術的公司。目前，智波科技已推出 24GHz 民用雷達產品，主要應用在無人機當中，並曾在自動駕駛汽車上進行緊急制動的實測。77GHz 的毫米波雷達產品還處在研發階段。亞太股份投了700萬開發77G和24G毫米波雷達。24G有樣機。

3）蕪湖森思泰克

森思泰克是一家以毫米波雷達技術為平台，專業從事毫米波雷達感測器智能應用產品研究、生產與銷售的高科技型企業。（蕪湖市長是出席過百度無人車的發布儀式，蕪湖市也給百度提供路測道路）

4）蘇州安智

目前產品計划下半年路測。亞太股份以增資方式參股投資人民幣500萬元取得蘇州安智10%的股權。

5）南京隼眼電子科技

依託東南大學，擁有從天線設計、雷達信號處理、演算法、視頻處理、毫米波感測器等全系列方案自主研發能力的企業。

6）廈門意行半導體

24G毫米波雷達用MMIC商用是國內唯一量產產品，77G的MMIC還處於研發測試階段。

7）滬電股份

滬電股份是大陸和博世的供應商，Schweizer的重要合作者。公司的77G和Schweizer合作， 24G PCB即將量產。

8）華域汽車

目前華域汽車研發成功了24G毫米波雷達，正在研發77G毫米波雷達。

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