当前位置:

OFweek电子工程网

传感技术

正文

未来几年 激光雷达将成汽车行业争夺焦点

导读: 雷达通过发射声波或者电磁波对目标物体进行照射并接收其回波,由此获得目标物体的距离、距离变化率(径向速度)、大小、方位等信息。雷达最先应用于军事中,后来逐渐民用化。随着汽车智能化的发展趋势,雷达开始出现在汽车上...

OFweek电子工程网讯 雷达通过发射声波或者电磁波对目标物体进行照射并接收其回波,由此获得目标物体的距离、距离变化率(径向速度)、大小、方位等信息。雷达最先应用于军事中,后来逐渐民用化。随着汽车智能化的发展趋势,雷达开始出现在汽车上,主要用于测距、测速等功能。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。

(1)超声波雷达

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,探测距离近精度高,且不受光线条件的影响,因此常用于泊车系统中。

自动泊车功能离不开超声波雷达。 宝马最新的 i 系列和 7 系列已经支持使用车钥匙遥控汽车自动泊车,在操作过程中用户只需要发出前进或后退两个指示,汽车就会持续使用超声波传感器检测车位和障碍物,自动操作方向盘和制动器,实现自动泊车。大众第三代超声波半自动泊车系统,泊车辅助系统通常使用 6-12 个超声波雷达,车后部的 4 个短距超声波雷达负责探测倒车时与障碍物之间的距离,一侧的长距超声波雷达负责探测停车位空间。

(2)毫米波雷达: ADAS 核心传感器

毫米波是指波长在 1mm 到 10mm 之间的电磁波,换算成频率后,毫米波的频率位于30GHz到 300GHz 之间。毫米波的波长介于厘米波和光波之间,因此毫米波兼有微波制导和光电制导的优点。毫米波雷达在导弹制导、目标监视和截获、炮火控制和跟踪、高速通信、卫星遥感等领域都有广泛的应用。近些年,随着毫米波雷达技术水平的提升和成本的下降,毫米波雷达开始应用于汽车领域。

blob.png

不同波长雷达的应用场景

毫米波雷达具有众多优点,是 ADAS 核心传感器。毫米波的波长介于厘米波和光波之间,因此毫米波兼有微波制导和光电制导的优点: 1)同厘米波导引头相比, 毫米波导引头具有体积小、质量轻和空间分辨率高的特点; 2)与红外、激光等光学导引头相比, 毫米波导引头穿透雾、烟、灰尘的能力强,传输距离远,具有全天候全天时的特点; 3) 性能稳定,不受目标物体形状、颜色等干扰。 毫米波雷达很好的弥补了如红外、激光、超声波、摄像头等其他传感器在车载应用中所不具备的使用场景。

毫米波雷达探测距离远,精度高,是 ACC、 AEB 首选传感器。 毫米波雷达的探测距离一般在 150m-250m 之间,有的高性能毫米波雷达探测距离甚至能达到 300m,可以满足汽车在高速运动时探测较大范围的需求。另外,毫米波因波长较短,弥散程度低,聚焦性好,因此毫米波雷达的探测精度较高。这些特性使得毫米波雷达能够监测到大范围内车辆的运行情况,同时对于前方车辆的速度、加速度、距离等信息的探测也更加精准,因此是 ACC、AEB 的首选传感器。毫米波雷达可用频带有 24GHz、 60~61GHz、 76~79GHz,目前比较主流的是 24GHz 和76~77GHz, 60~61GHz 只有日本使用。 一般 24GHz 用于短/中距, 76~79GHz 用于中/长距,频率越高,波长越短,测距测速的精度就越高。频带发展的趋势是从低频向高频过渡: 1)欧盟: 1997 年,欧洲电讯标准学会确认 76-77GHz 作为防撞雷达专用频道; 2)美国: 24GHz 和76~77GHz 两个频带均可用; 3)日本:先选用了 60~61GHz,后又转入76~77GHz 频带; 4)日内瓦 2015 年世界无线电通信大会, 77.5~78.0GHz 划分给无线电定位业务,以支持短距离高分辨率车载雷达的发展; 5)中国: 2005 年,原信息产业部《微功率(短距离)无线电设备的技术要求》,77GHz 划分给车辆测距雷达。

毫米波雷达关键技术主要由国外电子公司掌控。毫米波雷达系统主要包括天线、收发模块、信号处理模块,而 MMIC(Monolithic Microwave Integrated Circuit)芯片和天线 PCB 板(Printed Circuit Board)是毫米波雷达的硬件核心。目前毫米波雷达关键技术主要被 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。Bosch 的所有的车载雷达都采用 77GHz的频率,预计 2016 年将出产第一千万个 77GHz 毫米波雷达。 Continental 的雷达产品较全面,其中主力产品是 24GHz。

blob.png

2015 年全球车载毫米波雷达主要供应商及市场份额(单位: %)

低成本 CMOS 解决方案有望加快市场开启。 目前 77GHz 毫米波雷达系统单价大约在 250欧元左右,高昂的价格限制了毫米波雷达的车载化应用。毫米波雷达的收发器芯片普遍使用 SiGe 双极型晶体管等特殊半导体,但是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,未来车载毫米波雷达主流频段是 77-79GHz,因此 CMOS 低频区噪声大的问题并不太突出。 由于目前全球CMOS 产业链已较为成熟,可大批量生产,未来若能用 CMOS 替代 SiGe 双极型晶体管,毫米波雷达的成本有望显著下降,市场也有望加快开启。

blob.png

两种毫米波雷达收发器芯片工艺技术比较

目前 Fujitsu 研究所已成功研发出采用 CMOS 工艺的 4 通道接收芯片。 Fujitsu 研发的此款产品不仅与现行 SiGe 产品具有同等的高频功能,还成功解决了低频区噪声问题。而新的 CMOS 芯片比传统的 SiGe 芯片降低了一半左右的电耗,还可以实现量产和低成本化。Fujitsu 预计 2018 年左右,该产品可以实现量产化,采用该技术的毫米波雷达的成本也有望大幅降低。低成本化有望加快引爆车载毫米波雷达市场。

1  2  下一页>  
责任编辑:Moon
免责声明: 本文仅代表作者个人观点,与 OFweek电子工程网 无关。其原创性以及文中陈述文字和内容未经本站证实, 对本文以及其中全部或者部分内容、文字的真实性、完整性、及时性本站不作任何保证或承诺,请读者仅 作参考,并请自行核实相关内容。

我来说两句

(共0条评论,0人参与)

请输入评论

请输入评论/评论长度6~500个字

您提交的评论过于频繁,请输入验证码继续

暂无评论

暂无评论

文章纠错
x
*文字标题:
*纠错内容:
联系邮箱:
*验 证 码: