车载毫米波雷达——高阶自动驾驶的标配

毫米波雷达概述

1.毫米波雷达简介

雷达，是英文Radar的音译，源于radio detection and ranging的缩写，意思为"无线电探测和测距"，即用无线电的方法发现目标并测定它们的空间位置。雷达发射电磁波对目标进行照射并接收其回波，由此获得目标至电磁波发射点的距离、距离变化率（径向速度）、方位、高度等信息。

毫米波雷达，是工作在毫米波波段（millimeter wave ）的雷达，通常是指30～300GHz (波长为1～10mm) 频段。毫米波的波长介于厘米波和光波之间，与红外、激光、电视等光学雷达相比，毫米波雷达穿透雾、烟、灰尘的能力强，具有全天候、全天时的特点。毫米波雷达在雷达探测、高速通信、、卫星遥感、电子对抗等军用领域均有广泛的应用，近年来随着毫米波器件水平、电路设计技术、天线技术等相关技术日益发展和不断成熟，毫米波雷达在汽车雷达上的应用也获得了很大的发展。

2.车载毫米波雷达

1）车载毫米波雷达功能

美国汽车工程学会将自动驾驶分为0到5级，目前L1-L2技术已成熟，L3-L4即将量产（如特斯拉、丰田AHAC、通用Super Cruise）。中短期内，智能汽车将以ADAS形式呈现。在相关产业链上，毫米波雷达可以实现自适应巡航控制（Adaptive Cruise Control），前向防撞报警（Forward Collision Warning），盲点检测（Blind Spot Detection），辅助停车（Parking aid），辅助变道（Lane change assistant）等高级驾驶辅助系统（ADAS）功能。

车载雷达传感器功能及优缺点各有不同，相关比较如下表所示：

其中，车载毫米波雷达是目前唯一的一型号全天时、全天候的车载雷达传感器，是实现自动驾驶的传感器方案中的标配。

2）车载毫米波雷达工作原理

车载毫米波雷达通过天线向外发射毫米波，接收目标反射信号，经后方处理后快速准确地获取汽车车身周围的物理环境信息（如汽车与其他物体之间的相对距离、相对速度、角度、运动方向等），然后根据所探知的物体信息进行目标追踪和识别分类，进而结合车身动态信息进行数据融合，。经合理决策后，以声、光及触觉等多种方式告知或警告驾驶员，或及时对汽车做出主动干预，从而保证驾驶过程的安全性和舒适性，减少事故发生几率。

3）产品分类

目前各个国家对车载毫米波雷达分配的频段各有不同，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）。少数国家（如日本）采用60GHz频段。由于77G相对于24G的距离、精度等诸多优势，未来全球车载毫米波雷达的频段会趋同于77GHz频段（76-81GHz）。

4）智能驾驶应用场景

目前，奔驰S级、奥迪A8两款新车型均实现了L3级自动驾驶，都是搭载了1枚长距离毫米波雷达和4枚中短距离毫米波雷达方案，其中A8还搭载了1枚四线激光雷达与长距离毫米波雷达组成冗余系统。

当前L3级别的普及传感器方案是：长距离毫米波雷达+短距离毫米波雷达+摄像头。未来L3以后的传感器优选方案是：激光雷达+长距离毫米波雷达+短距离毫米波雷达+摄像头。

5）产业链

a）产业上游：

车载毫米波雷达系统主要包括天线、收发模块、信号处理模块组成，其中前端单片微波集成电路（MMIC）和雷达天线高频 PCB 板是毫米波雷达传感器上游的核心。

1）前端单片微波集成电路（MMIC）是毫米波雷达的关键部件，它包括多种功能电路，如低噪声放大器（LNA）、功率放大器、混频器、甚至收发系统等电路。具有电路损耗小、噪声低、频带宽、动态范围大、功率大、附加效率高、抗电磁辐射能力强等特点。前端单片微波集成电路（MMIC）技术由国外半导体公司掌控，高频的MMIC只掌握在英飞凌、NXP等极少数国外芯片厂商手中。2015年对国内解除技术，国内的MMIC仍处于起步状态，厦门意行24G已经完成攻关，小批量量产。目前国内实验室水平最高的是东南大学，拥有唯一的毫米波雷达国家重点实验室。

2）雷达天线高频PCB板：毫米波雷达天线的主流方案是微带阵列，即将高频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。77Ghz雷达是更高规格的高频PCB板，目前全球仅罗杰斯、Schweizer等少数公司拥有相关技术。国内PCB板沪电股份已经与Schweizer展开了深度合作。

b）产业中游：

主要是24G雷达传感器和77G雷达传感器两种类型产品。目前车载毫米波雷达产品集成关键技术主要被 Bosch、Continental、 Denso、 Autoliv 等零部件巨头垄断，特别是 77GHz 产品技术只有 Bosch、Continental、Denso、Delphi 等少数几家公司掌握。

c）产业下游：

AEB、ACC等系统智能驾驶解决方案系统商。毫米波雷达通常和AEB、ACC系统一起供应，需要对底盘技术有很深理解，所以主要是博世、大陆、威伯科等国外公司垄断。国内整车厂研发中心也有在研发相关产品，比如吉利旗下的福瑞泰克等。

车载毫米波雷达发展历程与市场现状

1.发展历程

实际上，在上世纪60年代的美国，毫米波雷达便开始在车载领域应用，但是当时的工艺水平较低，应用的是单天线，前端只能一收一发，其频率只有10GHz。而且，这种雷达装置配备在车辆的前方并不美观，基本上就像是两个盘子在那放着。之后，为了缩小其体积，业内专家不断将频率往上提，来到30GHz、50GHz。雷达频率越高、天线尺寸就越小，意味着同样尺寸的雷达，其天线波束的集中度更高。到了90年代，就发展出了60GHz、77GHz和94GHz的毫米波雷达。60GHz频段后来主要用来通信，94GHz主要是军用频段，而工业上则选择了77GHz作为主流的毫米波雷达的频段。在历史上，也有比较典型的毫米波雷达应用。1992年，美国交通部门在灰狗公交车上安装了1500套毫米波雷达，到1993年取得了立竿见影的效果：交通事故发生率下降了25%。不过最后因为效果太好，损坏了一些既得利益者的利益，所以在1994年被全部拆除。

2.市场现状

a）全球车载毫米波雷达市场

目前毫米波雷达技术主要由大陆、博世、电装、奥托立夫、Denso、德尔福等传统零部件巨头所垄断，特别是77GHz毫米波雷达，只有博世、大陆、德尔福、电装、TRW、富士通天、Hitachi等公司掌握。

在毫米波雷达领域，主要的生产商都是国外公司，这些公司掌握着该领域的核心技术。毫米波雷达系统的领先厂商包括博世（Bosch）、大陆（Continental）、TRW、德尔福（Delphi）、Hella、富士通（Fujitsu-ten）、电装（Denso）等公司。博世与大陆的占有率均为22%，并列全球第一。

Autoliv以24GHz盲点、变道辅助雷达为主，主要客户是戴姆勒奔驰——其车辆基本标配了变道辅助，Autoliv的毫米波雷达出货量很大。

Bosch的毫米波雷达主要以77GHz为主，覆盖的面比较广，有长距（LRR）、中距（MRR）以及用于车后方的盲点雷达。Bosch的方案集成度非常高，输出的是对汽车的控制信号，其定制性很强，通常是与大型车企合作一个车型，共同推进项目。

Continental在毫米波雷达产品方面既有24GHz，也有77GHz，性能做得还不错，戴姆勒的77GHz毫米波雷达主要由Continental供应。

目前提供汽车毫米波雷达器件的公司有NXP、英飞凌（Infineon）、意法半导体（STM）、TriQuint等公司。NXP和英飞凌公司主要提供收发前端集成单片（MMIC），TriQuint公司提供工作频率77GHz的低噪放、放大器、倍频器等器件。博世（Bosch）、德尔福（Delphi）等公司提供汽车毫米波收发模块。

b）国际及国内市场需求预测

受益于ADAS 的发展，毫米波雷达芯片出货量快速增长。根据目前装配毫米波雷达的车型测算，2017年预计毫米波雷达国内出货量可达1000万颗，市场规模50亿。

据中汽协测算，2020年，国内整车总销量将达2877万辆。假设至2020年我国ADAS渗透率达到35%，则我国毫米波雷达的出货量可达5000万颗，相比2017年1000万颗的出货量，有5倍的扩张空间。

3.国内车载毫米波雷达公司

毫米波雷达市场空间大，国内近两年涌现出多家相关公司。国内相关公司主要包括华华域汽车、湖南钠雷科技、厦门意行半导体、北京行易道科技、杭州智波科技、深圳卓泰达电子、芜湖森思泰克、沈阳承泰科技、南京隼眼等。但目前较为成熟的产品仅有湖南纳雷和厦门意行的24GHz中短距毫米波雷达，77GHz雷达处于样机阶段还未量产。

1）北京行易道

行易道77GHz防撞雷达，已经装配在北汽的无人车上，在2016北京国际汽车展览会上亮相。同时，行易道也是我国第一家和主机厂合作的毫米波雷达公司。2017年 3 月，公司拿到了国科嘉和资本、磐谷资本数千万元的 A 轮融资。

2）杭州智波科技有限公司

智波科技成立于2015年底，由几位德国海归博士创立，专注于研发高级驾驶辅助系统及无人驾驶系统中的核心器件，是掌握车载毫米波雷达整套核心技术的公司。目前，智波科技已推出 24GHz 民用雷达产品，主要应用在无人机当中，并曾在自动驾驶汽车上进行紧急制动的实测。77GHz 的毫米波雷达产品还处在研发阶段。亚太股份投了700万开发77G和24G毫米波雷达。24G有样机。

3）芜湖森思泰克

森思泰克是一家以毫米波雷达技术为平台，专业从事毫米波雷达传感器智能应用产品研究、生产与销售的高科技型企业。（芜湖市长是出席过百度无人车的发布仪式，芜湖市也给百度提供路测道路）

4）苏州安智

目前产品计划下半年路测。亚太股份以增资方式参股投资人民币500万元取得苏州安智10%的股权。

5）南京隼眼电子科技

依托东南大学，拥有从天线设计、雷达信号处理、算法、视频处理、毫米波传感器等全系列方案自主研发能力的企业。

6）厦门意行半导体

24G毫米波雷达用MMIC商用是国内唯一量产产品，77G的MMIC还处于研发测试阶段。

7）沪电股份

沪电股份是大陆和博世的供应商，Schweizer的重要合作者。公司的77G和Schweizer合作， 24G PCB即将量产。

8）华域汽车

目前华域汽车研发成功了24G毫米波雷达，正在研发77G毫米波雷达。