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行业动态

汽车毫米波雷达:更优越的保障性


全天候使用,测距的可靠保障


  毫米波波束窄而具备高精细细节分辨的能力,在传输窗口内大气衰减和损耗低,穿透性强,且传输距离远;相比红外、激光、超声波、摄像头等其他传感器,其传播特征受气候影响小,具有全天候特性;相比微波更容易小型化。在超高速短距离通信、长距离星际通信、空间目标识别、精密跟踪、空间成像、弹道测量、导弹制导、汽车、船舶、飞机等动力系统防撞,无人机、电子对抗、天文望远镜、反恐安检、毫米波医学治疗等领域,具备非凡的应用价值。在汽车上应用毫米波雷达测距,具有探测性能稳定的特点,因为毫米波雷达不易受对象表面形状和颜色的影响,也不受大气流的影响;还具有环境适应性能好的特点,因为雨、雪、雾等对毫米波雷达的干扰小。


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25px,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


还有部分地区和国家则采用其他的频段,如日本采用60GHz以及台湾使用的79GHz。使用这些频段的主要原因是这些频段被其他频段应用占用少,这些频段在大气中的衰减要弱适合长距离传输。77GHz目前更多的被认为是未来的主流方向,其主要的优点:1)探测距离更远:带宽更大,同时天线较小可以能力更集中从而探测更远的距离;2)独有频段:在欧洲24GHz很早之前就已经被分配给射电天文和电信工业应用。为了减少对它们的干扰,欧盟限制了24GHz车用毫米波雷达发射功率,仅用于短距离雷达,而77Ghz相对独有。



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约1900万个,2015年约2600万,2016年超3000万,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,2016年中国汽车市场已经达到了1.9亿辆的保有量(其中私家车有1.6亿辆),年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,2016年约为270万颗。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。


      2016年中国汽车销售量为2802.8万辆,如果2016-2020年我国的乘用车复合增速为4%,到 2020年乘用车全年销量将超过3200万辆。



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将超过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。目前,24GHz芯片已经面市,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24GHz77GHz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和杭州智波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。77Ghz国内之前一直积累不深,最大的原因是77GHz雷达的MMIC芯片一直是封锁阶段,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。


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