2018年01月31日 | 毫米波雷达的优势，ADAS趋势下的大爆发

    随着汽车安全标准、汽车电子化水平以及人们对驾驶安全需求的不断增长，近几年来，具备主动安全技术的ADAS系统呈现快速发展的趋势，这其中需要大量的传感器。据市场研究机构IHS Research 预测，随着ADAS 系统的广泛应用，未来几年汽车雷达传感器市场的年均增长率将高达23%，这其中，毫米波雷达是不二的选择。

　　应用于汽车上的不同种类雷达

　　汽车雷达可分为超声波雷达、毫米波雷达、激光雷达等，不同雷达的原理不尽相同，性能特点也各有优势，可用于实现不同的功能。

　　超声波雷达是利用传感器内的超声波发生器产生 40KHz的超声波，再由接收探头接收经障碍物反射回来的超声波，根据超声波反射接收的时间差计算与障碍物之间的距离。超声波雷达成本较低，但探测距离近，只有几米，因此常用于泊车系统中，且超声波雷达会受限天气条件。

　　激光雷达具有分辨率高、精度高、抗有源干扰能力强的优势，是军转民的高精度雷达技术。在汽车领域的应用，主要是用于无人驾驶系统，例如谷歌无人车、百度无人车都采用了激光雷达。激光雷达也会受天气影响，在大雪、雾霾时功能会受限，且价格昂贵。

　　毫米波雷达是ADAS系统的主要传感器，毫米波雷达频率范围30GHz-300GHz，波长从1cm到1mm，毫米波雷达探测距离较长，可达200多米，可以对目标进行有无检测、测距、测速以及方位测量。它具有良好的角度分辨能力，可以检测较小的物体。同时，毫米波雷达有极强的穿透率，能够穿过光照、降雨、扬尘、下雾或霜冻来准确探测物体，可以在全黑的环境工作，可全天候工作。

　　从上面的比较可以看出，相比激光雷达，毫米波雷达仍有着强大的优势，激光的波长远小于毫米波 （nm vs mm），所以雾霾可能导致激光雷达失效。同样的原因，毫米波雷达的探测距离可以轻松超过200米，而激光雷达一般不超过150米，所以对于高速公路跟车场景，毫米波雷达能够做的更好。

　　另外，最主要的原因是毫米波雷达便宜，作为成熟产品，毫米波雷达目前的价格大概在1.5千左右，而激光雷达的价格目前仍然是以万作为单位计算的。

　　虽然激光雷达号称无人车的眼睛，近几年也受到了前所未有的追捧，但在目前阶段，ADAS及自动驾驶方案选择的主流仍然是毫米波雷达。

　　毫米波雷达市场火热

　　在无人驾驶时代尚未到来之前，最需要广泛普及的是ADAS驾驶员辅助驾驶系统，因此，毫米波雷达将是近几年车载雷达的主流。同时，毫米波雷达的主要器件成本近几年大幅降低，也使得它可以在汽车领域迅速应用起来。

　　据了解，目前众多车企，例如：大众、奔驰、奥迪、丰田等在其中高端车型上都已配置了毫米波雷达，相信，随着智能驾驶及无人驾驶的发展，毫米波雷达将成为汽车的标配。数据显示，2015年，中国车载毫米波雷达销量为180万颗，平均每12辆车配装1颗，这两年发展速度迅猛，中国市场潜力巨大。

　　据智研咨询发布的《2016-2022年中国毫米波雷达行业市场供需预测及投资战略研究报告》显示，至2020年，预计全球车载毫米波雷达出货量可达7200万颗。按国内ADAS渗透率在2020年达到30%估算，每套ADAS需要4个短距毫米波雷达+1个长距毫米波雷达，则国内出货量可达4500万颗，市场规模将超200亿。

　　毫米波雷达在汽车中的应用模式

　　大约上世纪90年代，毫米波雷达就开始应用于汽车领域，当时的应用是汽车自适应巡航（ACC）功能，这主要依赖于毫米波长达200米以上的距离探测功能，其它手段是很难做到的。后来，又陆续发展出了防撞、盲区探测等众多其他功能，但是这个技术门槛一直很高，价格也一直很贵，直到2012年，出现了芯片级别的毫米波射频芯片，技术门槛才降低，成本也降下来了，才为汽车领域的广泛应用打开窗口。

　　目前，在毫米波频段，开放给民用的波段有24GHz\60GHz\77GHz\120GHz，其中，24GHz和77GHz在汽车中都有应用，24GHz开放得最早，目前应用较普遍。24GHz主要面向5-70m的中短距探测，主要应用有BSD\LDW\LKA \LCA\PA等。77GHz主要面向100-250米的中长距探测，例如ACC \ FCW \AEB等。但随着车用雷达系统对精度要求的提升，77GHz将是未来的主流。

　　单芯片高精度是发展趋势

　　随着汽车智能化程度及主动安全功能的提升，汽车毫米波雷达的需求向高精度发展，一些高端车型的雷达系统正在从24GHz向77GHz升级。

　　以ACC自适应巡航为例，所使用的雷达升级换代成77GHz的毫米波雷达后，ACC自适应巡航的工作时速由25km起，比起24GHz雷达系统，识别率是原来的三倍，测速和测距的精准率提高了三至五倍，因而可以更准确快速地监测与前车的距离，在保持距离的情况下随前车的速度进行加减速、刹停和起步。而且因为雷达的特性，即便在有雾、烟、灰尘的干扰等恶劣天气环境下，也能得到精确的探测结果。

　　毫米波雷达系统主要包括天线、收发系统、信号处理系统，收发系统芯片和天线 PCB是毫米波雷达的硬件核心。

　　其中，收发器芯片普遍使用 SiGe 双极型晶体管等特殊半导体，这些基于硅锗技术的芯片无法实现更高的集成，因此，一个雷达系统往往需要多个芯片加外围器件构成。虽然基于SiGe技术的77GHz汽车雷达系统可以很好地满足汽车需求，但它们体积过大、过于笨重，占用了大量电路板空间，同时价格也比较昂贵。

　　随着半导体技术的进步，被广泛用于数字电路且成本相对较低的 CMOS，也可被用于毫米波电路。CMOS 与传统 SiGe 双极型晶体管相比，由于在低电压条件下也可运行，因此可降低耗电量。虽然 CMOS 存在低频区噪声偏大的问题，但两者在毫米波区域（76-81GHz）具有大致同等的性能，对于77-79GHz车载毫米波雷达应用， CMOS 低频区噪声大的问题并不太突出。同时，全球CMOS 产业链已十分成熟，可大批量生产，基于CMOS技术实现毫米波雷达关键器件，可使整个雷达系统的成本显著下降。