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车载毫米波雷达77GHz将替代24GHz成为主流

导读: 为了实现自动驾驶和V2X的梦想,早在上个世纪毫米波雷达就已经用在高档汽车当中,但当时较低的工艺水平和较高的成本影响了毫米波雷达在汽车智能化中的应用和普及。

为了实现自动驾驶和V2X的梦想,早在上个世纪毫米波雷达就已经用在高档汽车当中,但当时较低的工艺水平和较高的成本影响了毫米波雷达在汽车智能化中的应用和普及。随着工艺和技术的提升,体积更小、功耗更低、性能更好、价格更低的毫米波雷达又一次展现出在自动驾驶汽车应用中的重要性。作为汽车ADAS系统的重要传感器,77GHz毫米波雷达是否会替代24GHz成为主流?集成度更高、价格更有优势的COMS制程毫米波雷达何时才能普及?

实现自动驾驶毫米波雷达必不可少 77GHz将替代24GHz

自动驾驶近几年受到了极大的关注,但自动驾驶的实现不能一蹴而就。苏州豪米波技术有限公司董事长白杰教授告诉《华强电子》记者:“如今许多厂商为实现L5级(SAE)自动驾驶做了不少努力,其实在80年代就有人开始做V2X,当时希望通过高速公路上的磁引导汽车实现自动驾驶,结果发现不可行。后来包括奔驰、日产的汽车搭载了毫米波雷达实现一些自动驾驶的功能,不过单个毫米波雷达10万美金的成本让许多汽车厂商望而却步。”

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苏州豪米波技术有限公司董事长白杰教授

如今,业界将自动驾驶的实现寄希望于多传感器融合。白杰表示多传感器融合可以分为分布式、集中式以及分布集中式。无论采用哪种融合方式,需要明白的是,目前汽车中常用的几类传感器中,视觉传感器价格便宜,但得到的是二维信息,没有深度信息。激光雷达受环境限制较小,精度和准确度也比较高,不过价格昂贵。毫米波雷达具备深度信息可以提供目标的距离,通过检测其多普勒频移可将目标的速度提取出来,更重要的是相比激光雷达,毫米波雷达成本更容易被接受。

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木牛科技技术总监冀连营

随着各国对汽车先进驾驶辅助(ADAS)主动安全法规要求渐增,汽车安装的雷达传感器数量也不断增加,一般来说至少要1长+4中短共5个毫米波雷达,中短毫米波雷达主要以24GHz为主。对此,木牛科技技术总监冀连营表示:“24GHz毫米波雷达在BSD(盲区检测)应用里稍微多一些,因为BSD这个应用主要是提醒驾驶员,不介入控制,所以产品功能性能要求比较低,价格也更容易被厂商接受。但其实77GHz还是非常多的,ACC雷达几乎都是77GHz。我觉得在这汽车雷达目前77GHz这个频段,24GHz被取代是确定无疑的,唯一的挑战就是价格。”另有业内人士告诉记者,Tier1厂商认为24GHz毫米波雷达只是一种过渡的解决方案,从长远来看,77GHz才是主流。

77GHz毫米波雷达设计挑战多 中小厂商仍以24GHz为主

至于77GHz毫米波雷达为何能成为未来主流,湖南纳雷科技有限公司总经理周坤明表示:“在汽车所需毫米波雷达数量增加的背景下,需要体积更小、功耗更低、价格更低的毫米波雷达。从应用上开看,24GHz毫米波雷达主要应用于侧向,探测距离在50-70米之间,77GHz则主要应用于前向,探测距离在150-250米之间。两种频段的雷达内部系统和信号处理检测方法一致,主要区别为硬件差异,前端单片集成电路MMIC和雷达天线高频PCB板是毫米波雷达的硬件核心。77GHz最大的优势是天线是24GHz的三分之一,同样的体积可以做更多的通道,识别精度也更高,穿透能力也更强。”

77GHz毫米波雷达优势明显,设计的挑战同样显而易见。冀连营表示:“77GHz 的设计挑战体现在多个方面,比如天线,传统24GHz的天线只需要250MHz带宽,当前这一代77GHz天线大多数都有600MHz左右带宽,下一代79GHz有4GHz带宽,宽带天线设计难度更大。另外77GHz频率更高,波长更短,对于射频走线,天线馈线都要求更高。另外,24GHz的PCB走线还能打孔,77GHz就不行了。PCB制版对于厂家工艺控制能力,比如铜厚,线宽的容差要求都更高。数字方面,77GHz普遍使用更复杂的处理算法,比如MIMO、多维FFT算法等,也和24GHz不一样。”有业内人士也告诉记者:“77GHz想要替代24GHz做中短距离雷达的挑战在于波束宽带小,在短距离内,覆盖范围不如24GHz雷达广,需要技术突破或者增加雷达数量。“

周坤明也表示:“要突破77GHz毫米波雷达,面临可靠性、高精度和性能三方面的挑战。可靠性要求雷达极致可靠,能过做到不误报、不漏报、无虚警。高精度要求角精度误差在1度以内,距离精度1米以内并具有高分辨力。应用方面的挑战不仅要满足无人系统应用、目标输出多种类型,还要适应多种应用场景。其中,应用是突破77GHz的关键。国内77GHz关键硬件设计已经基本掌握,可以满足产品的基本应用,最关键的是软实力还有较大的差异,主要表现在信号处理、数据梳理、关键策略。想要做出77GHz的雷达样机不难,但距离、精度等与国际先进厂商的指标相比仍有差距。”

不过,即便技术还有待突破并且目前全球毫米波雷达市场主要由几家巨头所垄断,但垄断以及早期居高不下的成本、不能满足个性化需求等因素让许多厂商都看到了77GHz毫米波雷突破的机会。周坤明进一步表示:“我们的毫米波雷达将会避开市场竞争的锋芒聚焦个性化,同时,我们的开发成本更低也更加理解中国客户的需求,在产业足够大、毛利率足够高的77GHz毫米波雷达蓝海市场,一定会有机会。”

77GHz毫米波雷达确实是中国厂商的机会,但为了企业的生存,24GHz可能是中小厂商目前更好的选择。白杰就表示:“毫米波雷达从十万美金的价格降低到如今的100美金左右的价格用了十多年的时间,直到2010年毫米波雷达厂商才能赚钱。这么长的时间不能赚钱,企业的生存会面临很大的挑战,即便现在很火的无人驾驶,如果没有资金的持续投入3年后也将很艰辛。24GHz的产品能够帮助厂商变现,实现企业的长久发展。我们已经量产了24GHz中距毫米波雷达(80m),也推出了77GHz雷达相机一体机产品。”纳雷科技周坤明同样表示:“我们的毫米波雷达产品在保证硬件安全和功耗稳定的前提下,聚焦个性化和理解客户是我们的优势,已经推出了77GHz的产品,但目前以24GHz为主,因为24Ghz的产品能帮我们赚钱。”

(作者:包永刚)

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