2021第五届ADAS与自动驾驶论坛上,承泰科技产品经理张问海先生做了题为《浅谈毫米波雷达的发展现状及未来趋势》的演讲,从五个方面介绍毫米波雷达趋势以及承泰科技在毫米波雷达的发展与展望。

 


(一)毫米波雷达概念与发展历程

随着国家对汽车安全和自动驾驶技术的重视,越来越多的商用车以及乘用车使用毫米波雷达作为新车上市的标配,毫米波雷达正在变得炙手可热。那么究竟什么才是真正的毫米波雷达?

 

毫米波雷达的工作频段是30到300GHz。虽然在毫米波雷达之前还一度用到过24GHz,但受成本、检测精度的限制,24GHz的产品不能被认定为真正的毫米波雷达。

 

毫米波雷达的基本工作原理是用FMCW电磁波,通过天线发送电磁波,最后通过目标反射回来,实现对目标的检测。相关技术的实现也主要体现在天线设计、前端数据处理方面,以及底层信号处理、应用功能的实现。

 

 

毫米波雷达概念最早提出是在军事上的应用。但是对社会意义更大的还是在20世纪60年代,美国率先提出把毫米波雷达应用在汽车上的理论。虽然当时毫米波雷达由于工艺、尺寸和成本问题,还只处在前期概念阶段,但这确实是让毫米波雷达飞入寻常百姓家的开端。

 

到了20世纪90年代,三菱汽车、奔驰汽车开发出基于毫米波雷达的前向距离控制系统,毫米波雷达才正式进入民用车载领域。

 

进入2010年,中国开始出现毫米波雷达厂商。据不完全统计,截止目前中国的毫米波雷达厂商已达上百家。

 

 

2016年承泰开始着手毫米波雷达开发,逐步建立研发、制造、销售的端到端能力,成为国产化突破的领军企业。

 

 

从毫米波雷达的系统架构图可以清晰看到射频从前端处理到最终应用层功能实现的全流程。三发四收、四发四收,在前端处理部分有模拟信号前端处理、数字信号前端处理,在底层信号处理有距离FFT、速度FFT、角度FFT、CAFAR,顶层信号处理主要包括目标聚类、目标跟踪、卡尔曼滤波等,应用功能实现方面主要体现在AEB、FCW、BSD、DOW等。

 

(二)毫米波雷达应用

毫米波雷达对于大众最重要的是应用场景的呈现。其中自动紧急制动(AEB)功能目前对前向毫米波雷达是最有用的。根据国外相关数据分析显示,自动紧急制动功能可以做到提前预警,显著降低车祸致死率。

 

 

另外,自动紧急制动功能可以有效降低碰撞后的伤害程度,及时进行前方碰撞预警、盲点检测,有效感知车外的环境,进行静态、动态的识别,减少汽车事故频率。

 

(三)毫米波雷达现状

2020年中国车载毫米波雷达市场规模达到36亿元,预计未来几年将以40%的增长率高速增长。竞争格局方面,国外毫米波雷达厂商依旧占据市场主导地位,甚至是垄断地位,国产雷达仅占20%到30%的市场份额。

 

 

就技术水平而言,仅看某些指标,国产毫米波雷达甚至可以媲美国际大厂的数值,但在信噪比、抗干扰方面还有一定差距。目前毫米波雷达主要应用在L3以下的自动驾驶,但在一些特定场景如景区无人巴士,也可实现L3以上自动驾驶应用。

 

在性能方面,目前市场上主流毫米波雷达探测距离是0.2米到250米,距离分辨率是1.8米。在角度测量方面,一直是市场痛点,无论是国产毫米波雷达还是国外巨头的毫米波雷达,在角度、精度方面仍有待提高。在综合性能方面,比如抗干扰性,是否有漏检,复杂环境中能否快速对目标进行探测,这是真正体现毫米波雷达实力的地方。

 

(四)毫米波雷达发展趋势

未来,毫米波雷达芯片将会占有更多的中国市场份额。目前,市场上毫米波雷达芯片使用量最多的还是英飞凌、恩智浦。TI也推出了一些方案,但是在市场份额上无法与恩智浦比肩。

 

 

在应用场景方面,在ADAS基础上,未来毫米波雷达将会全面应用于自动驾驶的各种应用场景,同时在舱内生命检测、智能交通、工业机器人、环境控制等领域得到更广泛应用。

 

未来毫米波雷达技术的发展趋势,会采用更先进的天线设计方案,集成芯片。未来在硬件算法、软件算法上也会有大幅提升,使毫米波雷达能达到四线激光雷达水平。

 

 

承泰认为前向雷达会逐渐角雷达化,而角雷达会呈现前向雷达化。近年来备受关注的微多普勒,在一些场景里面对道路弱势群体的分析会大大提升毫米波雷达对行人检测的能力。

 

而在抗干扰性方面,无论是国内毫米波雷达还是大厂的毫米波雷达,还不能完全做到不被其它雷达影响,这也是未来毫米波雷达需要攻克的难点。毫米波雷达普及后,在道路上会有很多叠加的雷达,因此需要全面提高抗干扰能力,以确保毫米波雷达进入L3以上的场景后可以保证安全功能的正常实现。

 

(五)承泰毫米波雷达发展与展望

自2015年成立以来,承泰科技不断引进人才,攻坚克难、持续创新。现承泰核心研发人员多来自华为。

 

 

目前承泰在各个频段都有研发产品,产品线比较完善。在安防、交通领域,承泰提供大量定制化服务。同时,承泰也与NXP、CAL、华为这样的龙头企业广泛合作。

 

 

在一流研发团队的不断努力下,承泰在国内市场率先推出国产第五代毫米波雷达,产品价格为国外竞品可以达到竞品的1/5-1/3,其性价比之高备受青睐。以商用车为例,目前承泰前向雷达的出货量位居全国第一。

 

 

在车规级毫米波雷达的关键技术领域,承泰已经形成了从设计到生产完整的知识库储备,同时相关产品也在迭代升级。承泰在天线领域拥有全频段的设计能力,可供选择的方案比较多;在算法方面,波形设计、信号处理、聚类追踪的算法等也比较完备。

 

提问环节

Q1、之前我在主机厂工作过,非常认同视觉加上毫米波雷达的融合方案,但是最近大家也都发现华为提出激光雷达要把成本降到100美金以下,关于这一点,我想问一下毫米波雷达的优势在哪里?

 

 

张问海:首先,毫米波雷达的成本优势是任何时候都不会被激光雷达超越的。承泰的毫米波雷达已经做到500人民币以下了,激光雷达很难做到这么低的价格。

 

其次,激光雷达应对复杂天气情况,譬如雨雪天气,性能会有局限。虽然通过算法处理能解决一些问题,但是毫米波雷达发送的是电磁波,在物理机制上或者先天优势上是激光雷达无法替代的。

 

最后,未来4D毫米波雷达推出之后,如果能实现四线以上激光雷达水平,成本又可控,个人认为没有人会拒绝这么好的产品。