1.1 毫米波雷达定义及产品演进
1.1.1 毫米波雷达定义
毫米波雷达(mmWave Radar)是指工作在毫米波波段的雷达,其频域介于 30~300GHz,波长1~10mm。毫米波雷达稳定性高,抗干扰能力强,可穿透雾、烟、灰尘环境,可全天候全天时工作;频段宽,容易实现窄波束,可实现远距离探测(200米以上);对速度感知灵敏,测 速准确度高。
在车辆环境感知领域,毫米波雷达是除车载摄像头外的另一主流方案。毫米波雷达通过 发射电磁波,对行人、其他交通参与者以及车辆周围的物体进行有无检测,实时提供自车与 目标物体的距离、相对速度、方位角等信息,生成障碍物预警或规避信息并传输到控制电路, 由控制电路控制车辆变速器、制动器等发出应对动作。
图表1 各环境感知传感器的优劣势对比
车载毫米波雷达常用的工作频段:24GHz、77GHz,60GHz。过去,24GHz 频段主要用于短 距离应用,77GHz频段的毫米波雷达适用于更远距离和更复杂的应用。目前大多数新开发的车 载毫米波雷达大都在 77GHz 频段,根据探测范围又可分为:短程雷达 SRR(60 米以下)、中 程雷达 MRR(100 米左右)、远程雷达 LRR(200m 以上),主要用于实现自适应巡航(ACC)、自动紧急制动(AEB)、前向碰撞预警(FCW)、盲区监测(BSD)、变道辅助(LCA)、后方交通穿行提示(RCTA)、后向碰撞预警(RCW)、车门开启预警(DOW)等功能。60GHz频段多用于车内雷达, 主要应用包括儿童遗忘提醒、驾驶员呼吸心跳检测、车内手势识别等。
1.1.2 车载毫米波雷达产品演进
毫米波雷达技术最早用于军事领域,随着雷达技术的发展与进步,毫米波雷达传感器逐 渐进入民用领域。汽车毫米波雷达传感器的研究始于 20 世纪 60 年代,德国、日本、美国的 公司相继投入资源研究汽车雷达防撞系统。1999 年,梅赛德斯-奔驰率先在 S 级轿车上引入基 于77GHz毫米波雷达的ACC系统,开创了车载毫米波雷达在乘用车上应用的先河。与此同时, 基于雷达的 ACC 被用在中高端车型上,提供预碰撞感应和汽车防撞功能。随着毫米波雷达的 性能提升、成本进一步下降,汽车毫米波雷达大规模量产装车。
智能驾驶等级的提升,推动系统更复杂、功能更强大的毫米波雷达研发。2015 年前后, 大陆、博世推出第四代雷达,在上一代毫米波雷达只能输出距离、速度、方位角信息基础上, 增加俯仰角度测量,但俯仰角分辨率较低。2021 年左右,大陆、博世、采埃孚等厂商推出 4D 成像雷达,其中,4D 成像雷达中的“4D”表示目标的距离、速度、水平角度、俯仰角度, “成像”则代表点云密度提升,各维度(速度、距离、角度)分辨率的提升,可以有效解析 目标的轮廓、类别、姿态、行为。4D 成像雷达弥补了传统毫米波雷达的弱点,推动毫米波雷 达从目标探测升级对周边环境的识别感知,带动毫米波雷达进入高分辨率时代。
1.2 车载毫米波雷达行业发展背景
(1)汽车智能驾驶渗透率逐年提升,潜在市场空间大
智能驾驶行业正处于 L2 级自动化迈向 L3 级自动化的过程中。2022 年,国内乘用车新车 L2 及以上级别辅助驾驶渗透率 29.31%,较去年同期增加 11.54 个百分点。接近 L3 级自动化 的 NOA 开始出现,渗透率 1.10%。2023 年 6 月,工信部表示支持 L3 级及更高级别的自动驾驶 功能商业化应用。预计在智能驾驶相关上路法规的支持下,L3 级别有条件自动驾驶乘用车将逐步落地。
(2)智能驾驶程度提升,带动毫米波雷达需求提升
随着智能驾驶程度的提高,汽车传感器行业将迎来更大的发展空间。在汽车领域,毫米 波雷达技术经过多轮迭代,得到了长足的发展,逐步走向成熟。毫米波雷达能够实时感知周 围环境,并实现障碍物检测,为智能驾驶车辆提供必要的感知和决策依据,提高驾驶的安全 性和舒适性,是智能驾驶不可或缺的传感器。未来车载毫米波雷达市场空间将得到进一步释放。
(3)多传感器融合感知方案成为主流
智能驾驶级别的提高,对感知层传感器的性能和数量提出更高的要求。为了增强感知能 力,提升系统准确性和鲁棒性,互补不同传感器的优劣势,多传感器融合感知方案成为行业 共识。ADAS 感知配置以摄像头为主,毫米波雷达作为冗余,带激光雷达的方案逐渐增多。融 合方式上从目前的后融合向更具优势的前融合演进。
(4)毫米波雷达自主供应商迎来国产化替代市场机遇期
在国内汽车智能化升级需求强劲、政策支持关键技术自主可控的背景下,国内毫米波雷 达厂商迎来国产化替代市场机遇期。当前,一批国内毫米波雷达供应商凭借高性价比、合作 开放性、个性化服务等优势,打破了国外汽车零部件巨头的垄断,切入国内自主品牌供应链, 在小范围内实现国产替代。未来,随着国内毫米波雷达产业进一步发展与成熟,国产化替代 程度将逐步深化。
1.3 车载毫米波雷达行业相关政策与标准
1.3.1 车载毫米波雷达行业相关政策
在毫米波雷达频段使用上,我国对于汽车雷达的频率划分已明确为 76-81GHz,与其他主 流国家一致。我国《汽车雷达无线电管理暂行规定》规划 76-79GHz 频段用于汽车雷达,2022 年 3 月 1 日起不能再生产和进口使用 24.25-26.65GHz 频段的汽车雷达。2023 年 6 月发布的 《中华人民共和国无线电频率划分规定》规定:79-81GHz 频段无线电定位业务将优先用于汽 车雷达等应用,相关兼容共存条件及协调程序确定前,不投入实际部署使用。
在商用车领域,中国商用车场景的独特需求催生了毫米波雷达市场的快速发展。商用车 交通事故频发,造成大量人员伤亡、财产损失等负面影响。为了提高行车安全性能,减少交 通事故的发生,我国制定《营运客车安全技术条件》(JT/T1094-2016)、《机动车运行安全技术条件》(GB 7258-2017)、《营运货车安全技术条件》(JT/T 1178)等标准,规定部分商用车 强制安装 FCW、LDW、AEB、LKA 等主动安全功能。而要实现以上功能,需要借助车载毫米波雷 达等环境感知传感器的力量。在强制标准的驱动下,满足特定条件的商用车陆续装备 FCWS、 AEBS 等主动安全系统,促进了毫米波雷达在商用车上搭载应用。
在乘用车领域,新车评价规程持续引入主动安全功能,提升道路交通安全性。美国、欧 盟、日本、中国等主要国家在 NHTSA 或新车评价规程(NCAP)等测试评价体系中对汽车主动安 全功能提出了更高的要求。例如,NHTSA于2023年6月宣布一项拟议规则制定通知(NPRM), 要求在乘用车和轻型卡车上安装针对车辆和行人的 AEB 系统。我国实施的《C-NCAP 管理规则 (2021 年版)》对主动安全要求进一步提高,AEB 车对行人测试项目增加了纵向行人和夜间行 人测试场景,另外,增加了 AEB 对二轮车的测试场景。还对 LKA、LDW、BSD、SAS 性能测试报 告审核,主动安全权重也进一步提升。联合国欧洲经济委员会 2019 年披露决议,从 2022 年 7 月开始,AEB 系统将成为欧盟所有新推出的乘用车和轻型商用车的强制性配置;2024 年 7 月 起,对所有在售的新车执行强制性配置要求。
舱内应用上,为避免儿童单独留车内而导致悲剧事件的发生,欧盟 E-NCAP 2025 Roadmap 规划了车内儿童存在检测的需求,促使 OEM 在未来产品设计上提供此功能。东南亚、澳洲也 陆续将儿童遗忘提醒功能纳入新车评价规程。60GHz生命检测雷达可感知轻微呼吸与心跳,探 测儿童和宠物,可保护隐私,成为了该领域的领先技术。
1.3.2 车载毫米波雷达行业相关标准
在国际标准上,由我国牵头/联合牵头的 ISO 国际标准项目 ISO/PWI 13389《道路车辆 毫 米波雷达探测性能试验方法》、ISO/PWI 13377《道路车辆 毫米波雷达干扰协同指南》已通 过 PWI(预研)投票,正式立项。其中,ISO/PWI 13389 《道路车辆 毫米波雷达探测性能试验 方法》由楚航科技专家代表担任组长,来自中国、德国、日本、瑞典、芬兰、法国、韩国等 30 多名专家共同参与,内容主要包含车载毫米波雷达的性能要求及试验方法,包括射频一致 性、单目标和多目标识别要求以及车规环境评价等要求。该标准的推出将为全球各国提供标 准化的车载毫米波雷达性能规范,为上下游企业提供毫米波雷达产品评估的统一标准。
在汽车行业标准上,适用于工作在 76GHz-79GHz 频率的车外目标探测毫米波雷达的 QC/T 《车载毫米波雷达性能要求及试验方法》已完成征求意见。