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去年,工信部长苗圩在国务院新闻办新闻发布会上谈及5G未来的应用场景时表示,未来5G应用场景的80%会在工业互联网,尤其是值得期待的是车联网和远程医疗。此前工信部与交通运输部在无锡召开车联网论坛,探讨了车联网的应用、尤其是车路之间协同只能用5G网络,低时延、大带宽等优势突出,这也是大家国家特有的优势。

有人觉得车联网、无人驾驶还早的很,但是这次疫情之后这个方向的投资会加速,因为:

1、如果有了无人驾驶,疫情期间各类货物车辆,都是在高速上无人驾驶,高效率的物资运输,各个地区之间的物资进出问题就会很好解决。2、后疫情时代,需要拉动gdp,车联网是很好的方向。因为要进行重点投资的方向,必须有万亿级别的规模,车联网无人驾驶就是,个人觉得无人驾驶高速公路的建设会提前,比如浙江就计划建设一条无人驾驶高速公路。

沿着这个思路,来说说车联网的一个必备东西,就是毫米波雷达。

1、什么是毫米波雷达

随着汽车智能化、电子化的推进,无人驾驶已经是未来汽车发展的必然趋势,智能汽车(ADAS)和车联网(V2X)分别是实现无人驾驶的内部和外部要求。ADAS的各项功能需要多种传感器才能实现。ADAS的传感器主要有摄像头、超声波雷达、毫米波雷达、激光雷达四种。摄像头国产化难度大、超声波雷达门槛低、激光雷达尚未商业化,而随着自动驾驶等级提升,毫米波雷达需求最大。同时与红外、激光、视频等光学导引头相比,毫米波穿透雾、烟、灰尘的能力强,具有全天候(大雨天除外)全天时的特点。不过,它的成本与摄像头、超声波雷达比起来相对较高,同时行人的反射波较弱,难以探测。

所谓的毫米波雷达,就是指工作频段在毫米波频段的雷达,测距原理跟一般雷达一样,也就是把无线电波(雷达波)发出去,然后接收回波,根据收发之间的时间差测得目标的位置数据。

2、哪种毫米波最好

汽车雷达系统可分为三个子类别:短程(SRR),中程(MRR)和远程(LRR)。每种都有不同的应用,远程(超过100米)通常用于前向碰撞避免,而短程和中程(100米以内)用于盲点检测、停车辅助系统、预碰撞警报、车道偏离警告或停停走走应急系统。

车用毫米波雷达工作频段为21.65-26.65GHz和76~81GHz,主流车的工作频率是在24GHz、77GH、79GHz三个频率段附近。频率越高,其波长越短,天线尺寸和体积也就越小。因此,高频段的毫米波雷达具备更高的性能,更宽的带宽,更好的分辨率优势。

举个例子:

24GHz,目前大量应用于汽车的盲点监测、变道辅助。雷达安装在车辆的后保险杠内,用于监测车辆后方两侧的车道是否有车、可否进行变道。这个频段也有其缺点,首先是频率比较低,另外就是带宽(Bandwidth)比较窄,只有250MHz。

77GHz,这个频段的频率比较高,国际上允许的带宽高达800MHz。据介绍,这个频段的雷达性能要好于24GHz的雷达,所以主要用来装配在车辆的前保险杠上,探测与前车的距离以及前车的速度,实现紧急制动、自动跟车等主动安全领域的功能。

目前,在汽车ADAS系统中除了摄像头,还主要应用了76-77GHz前向雷达与24GHz后、侧向雷达。根据EuroNCAP规范,1个前向雷达与2个后向雷达是当前的主流方案;不过,到2022年汽车自动驾驶系统还需增加2个角雷达,且总计5个毫米波测距雷达将全部升级为77GHz,如此才能符合EuroNCAP的五星安全标准!

77GHz的产品将会取代24GHz的产品将成为趋势。

77GHz雷达频段已经在全球大多数地区获得许可。77GHz雷达出货量在2019年已经超过24GHz雷达,可谓大势所趋、市场前景广阔。

国内外毫米波雷达以24GHz(MRR短中距离雷达)和77GHz(LRR长距离雷达)为主,79GHz及以上的产品目前尚在实验室阶段。

3、77GHz

1990年初,当时采用的还是砷化镓(GaAs)的工艺,一颗砷化镓的毫米波雷达中,需要配备7-8颗以上的前端射频芯片,再配上3-4颗基带(Baseband)芯片,这使得其成本非常昂贵。

到了2000年初,随着锗硅(SiGe)工艺的大力发展,大大降低了毫米波雷达芯片的成本,同时集成度也整体得到提高,一颗典型的锗硅毫米波雷达中所需要的前端射频芯片是3-4颗,再配上1-2颗基带芯片,就可以满足其基本的性能需求。这也是现在大量用在比较高端的车型中已经实现量产的77GHz毫米波雷达产品所采用的方案。

目前车载雷达的频率主要分为24GHZ频段和77GHZ频段。与24GHz毫米波雷达相比,77GHz的距离分辨率更高,体积更是小了三分之一。2018年,中国新车评价规程(C-NCAP)将自动紧急制动系统(AEBS)纳入评分体系,从而将带动77GHz毫米波雷达在未来的市场需求。而从长远来看,77GHz毫米波雷达的体积更小、探距更长,使得其较24GHz毫米波雷达将具备更大的市场空间。

4、产业链

2018年全球毫米波雷达市场前五大供应商分别为博世、大陆、海拉、富士通天、电装(Denso),合计占有了68%的市场份额。

汽车毫米波雷达本质上是一套毫米波收发系统,硬件结构拆开来看,主要包括毫米波射频收发芯片、高频PCB、毫米波天线阵列、MCU等核心部件。


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