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智能网联毫米波达传感器产业分析,车用毫米波雷达市场未来发展趋势

智能网联毫米波达传感器产业分析,车用毫米波雷达市场未来发展趋势

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智能网联毫米波达传感器产业分析,车用毫米波雷达市场未来发展趋势

智能网联毫米波达传感器产业分析,车用毫米波雷达市场未来发展趋势

智能网联毫米波达传感器产业分析,车用毫米波雷达市场未来发展趋势,在汽车安全、舒适需求日益提高的今天,人们正在进入一个新兴的“汽车雷达时代”,有许多创新开发、颠覆性技术以及新晋厂商。未来车载主流传感器之一毫米波雷达将与照相机、激光雷达、超声波传感器结合在一起,为先进的驾驶辅助系统(ADAS)和自动驾驶汽车“保驾护航”。本论文主要介绍了车用毫米波雷达的发展现状、应用状况和未来发展趋势。


毫米波雷达概览:


毫米波是指波长在1~10mm之间的电磁波,波长短、宽频带,较易实现窄波束,雷达分辨率高,不易受到干扰。毫米波雷达是一种用于测量目标相对距离、相对速度、方位的高精度传感器,在军事领域应用较早,随着雷达技术的发展和进步,毫米波雷达传感器开始在汽车电子、无人机、智能交通等领域得到广泛应用。


毫米波雷达原理:


车内的毫米波雷达传感器利用天线向外发射毫米波接收目标反射信号,经过后处理,可以快速、准确地获得车身周围物理环境信息(例如,汽车与其他物体的相对距离、相对速度、然后根据探测到的物体信息,对目标进行跟踪,并对目标进行分类识别;然后与车身动态信息相结合进行数据融合,通过中央处理单元(ECU)实现智能化处理。作出合理决定后,用声、光、触觉等多种方式通知或警告驾驶员,或及时对车辆作出积极的干预,以确保行车安全、舒适,降低事故发生率。目前毫米波雷达传感器的特点主要是以24GHzSRR系统和77GHzLRR系统为基础,24GHzLRR主要负责短距离探测,而77GHzSRR则主要负责短距离探测。77GHz雷达比24GHz雷达要小一些,77GHz雷达波长不到1/3,因此收发天线面积大大减少,对小型化十分有利。77GHz雷达可同时满足大功率和宽工作带宽的要求,满足这两方面的要求,使其能够同时实现远距离探测和高距离分辨。77GHz雷达在天线、RF电路、芯片等的设计和制造更加困难,且技术成熟度较低,目前成本较高。


毫米波雷达的优点:


毫米波雷达传感器具有波长短、频带宽(频域大)、穿透能力强等优点,这就构成了毫米波雷达的优点:穿透能力强,不受天气变化的影响。无论是在洁净空气、雨雾、烟尘、污染中衰变,毫米波雷达都比红外、微波等强,具有较强的穿透能力。毫米波雷达波束窄,频带宽,分辨率高,在大气窗口频段不受昼夜干扰,具有全天候特性。小型化、小型化、正确度高。毫米波长度短,天线直径小,元件尺寸小,这使毫米波雷达传感器系统体积小、重量轻,易于安装在汽车上。对同一物体,毫米波雷达截面积大、灵敏度高,可以对小目标进行检测和定位。可以实现远程检测和远程检测。毫米波雷达分远距离雷达(LRR)和近距离雷达(SRR),由于毫米波在大气中衰减弱,因此能够检测到较远的距离,而远距离雷达能够实现200多m的感知和探测。毫米波雷达具有多种优点,它在目前汽车防撞传感器中占有较大的比重,而毫米波/微波雷达+摄像头在汽车防撞系统中所占比例较高。


毫米波雷达传感器实现功能:


当前市场上主流的车载毫米波雷达根据频率的不同,主要分为24GHz毫米波雷达和77GHz毫米波雷达。一般24GHz的雷达探测范围是中短距离,用于实现BSD(BlindSpotDectection),使用77GHz长程雷达作为ACC的实现(AdaptiveCruiseControl),自动巡航系统)。要充分实现ADAS的各种功能,通常需要“1长+4中短”5毫米波雷达。新奥迪A4目前采用5毫米波雷达(1长+4短),奔驰S级采用7毫米波雷达(1长+6短)。


毫米波雷达和各种车载传感器的优缺点对比:

 

毫米波雷达具有波长短、频带宽(频域大)、穿透能力强等特点,目前在汽车防撞系统中所占比例较大,根据IHS的数据,毫米波/微波雷达+摄像机在汽车防撞传感器中所占比例达70%。


车用毫米波雷达传感器的市场发展状况


工业发展状况:

目前,国外传统汽车零部件巨头长期垄断了车载雷达市场,国内企业不断加大研发力度,取得了一些突破。现在,毫米波雷达的技术主要集中在传统零配件巨头,如大陆,博世,电装,奥托立夫,德尔福等。就拿77GHz的毫米波雷达来说,博世,大陆,德尔福,电装,TRW,富士通天,日立等公司掌握了这一技术,在这些产品中,博世和大陆的市场份额占主导地位,海拉24GHz产品的用户群是多的。它的产品市场占有率全球多。与国外公司比较,我国车载毫米波雷达起步较晚,还处于发展初期。对于24GHz雷达,国内一些企业有了很大的突破,比如厦门意行半导体实现24GHzMMIC芯片的产业化,芜湖森思泰克实现24GHzMIC芯片的工业化生产,以及24GHz雷达产品市场供应等。


目前的市场状况:


由于无人驾驶汽车在全球布局,以毫米波雷达传感器为目标,已遍布全球。由美国、德国、日本等国家领导,其毫米波雷达技术处于世界先进地位。


30家毫米波雷达企业布局智能网联领域:


根据中国汽车技术研究中心的不完全统计,世界各地已有30家企业参与毫米波雷达的研究。这些企业中,国外毫米波雷达已达16家,主要集中在美国、德国、日本等国家,占据技术优势;国内毫米波雷达企业有14家,主要集中在北京市、深圳市等地区。当前,国内外企业在这一领域的研究开发现状竞争十分激烈,国内自主企业已经在毫米波雷达相关产品的研究和开发上取得突破,并与国内整车企业开展了紧密合作,并实现了一些核心技术的突破。以国家为单位,有30家毫米波雷达企业,主要分布在中国、美国、德国、日本、瑞典、瑞士和荷兰。中国毫米波雷达企业数量多,已达14家,占统计总数的47%;其次是美国和德国,这两个国家的毫米波雷达企业在全球市场上占据了33%的市场份额,高于其他国家的毫米波雷达产业。根据产品数量分为:30个毫米波雷达企业共73个产品,其中,中国企业共拥有35个产品;在统计数据中占48%;其次是美国公司,其产品达到14种,这一数字占统计总数的19%,德国公司拥有13家公司,在统计数据中占18%;3个国家共有62种产品,占统计总数的85%。尽管我国产品在数量上占据了较大的优势,但从产品技术方面来说,仍落后于国外企业。中国企业在单个企业产品比例上占有优势,在数量和数量上都有突破,在未来受到价格因素、技术稳定性和创新影响等因素的影响下,仍有很长的路要走。毫米波雷达装配车型配置情况:现阶段,毫米波雷达传感器已在中高车型中普及,如大众CC、全新迈腾、沃尔沃XC60.S60.XC90.S90,奔驰C.CLS.GLK等。有人预计,到2025年前,随着消费者对毫米波雷达的需求和同类型产品之间的竞争日益激烈,将会有更多的汽车厂商开始重视这一设备,并把它纳入自己的汽车。根据中国汽车技术研究中心不完全统计,从毫米波雷达传感器配套企业来看,博世.大陆.德尔福等公司拥有核心技术优势,多家汽车厂商展开合作,目前,与这些毫米波雷达公司合作多的是戴姆勒.大众.特斯拉.长安.蔚来等。目前,毫米波雷达传感器领域已与整车企业形成了紧密的合作关系,如:深圳飞睿、卓泰达、森思泰克、行易道等企业已向宝马.奔驰.通用.奇点等企业提供配套。国内所有品牌车型配置AEB情况:目前,毫米波雷达主要用于前向ACC.AEB系统和后向BSD.LCA系统。当前,美国、日本、欧盟等国家和地区纷纷将AEB列入新车安全评估计划,各大汽车厂商也已进军AEB领域,为未来实现自动驾驶技术储备。同时,各国纷纷将AEB系统引入新车评估体系,推动了AEB在中国的发展。按照中国新车评估规范(C-NCAP)的规定,AEB的自动紧急制动系统已经纳入2018年的评分体系,因此毫米波雷达传感器的装配率会再次提高,市场空间也会越来越大。根据国产汽车的机械配置表统计,前驱和后驱雷达的安装方式,合资汽车将更倾向于依靠前向制动安全功能,相对来说,德系车.欧系车走的比较靠前。在这些品牌中,奔驰、沃尔沃、领克已配备毫米波雷达。值得一提的是,一些汽车厂商对毫米波雷达的配置已经下探到了B级车型的中配,比如:天籁和第八代凯美瑞。


我国工业发展面临的问题:


目前,国外的毫米波雷达传感器行业已有数十年的发展历史,我国的毫米波雷达产业链还处于起步阶段,产业化进程还有待突破。具体表现为:人才缺乏和经验缺乏:雷达系统及毫米波射频设计经验与能力要求较高,而该领域人才大多集中于军方及外国厂商。缺乏生产设备:批量生产试验校验是一个复杂的系统工程,包括试验设备.标定.材料分析;目前国内尚缺乏77GHz生产工艺设备。投资高:大多数设备需要从国外采购,预计一条24GHz的生产线至少投资千万元,有时可能更高。研发周期长:毫米波雷达一款产品的开发周期一般都在12个月以上,稳定周期长达2年以上,对于某些企业开发而言,面临着很大的挑战。


将来的趋势:


随着国内市场消费结构的升级,中产阶层的需求增多,ADAS车型销量看涨,带动了国内毫米波雷达传感器前后装市场需求的爆发。官方机构预计,到2020年,全球毫米波雷达市场出货量将接近7200万颗,未来五年的复合增长率约为24%。我们国家是世界上大的汽车生产国和消费国,2020年销量将达3000万辆,根据国产ADAS渗透率在2020年达到30%估计,每台ADAS需要4台短距毫米波雷达和1台长距毫米波雷达,则每组的出货量达到4500万台,总市值达到200亿元。毫米波雷达的CMOS集成是今后的发展方向。目前在大多数ADAS系统中,采用锗硅(SiGe)技术研制的毫米波雷达系统,虽然能够满足自适应巡航控制的高速要求,但其体积太大,过于笨重,占用了大量线路板空间。近几年来,汽车雷达传感器数量持续攀升,目前汽车上至少有10个雷达传感器(前部、后部、后部),由于空间的限制,每一个传感器都要小巧,耗电更少,性价比更高。它通过对互补的金属氧化物半导体(CMOS)技术的充分应用,该系统还实现了嵌入式单片机(MCU)与数字信号处理(DSP)以及智能雷达前端的集成。小化雷达系统尺寸.功率.外形尺寸和成本,从而进一步在车辆内部安装多个雷达系统。与此同时,在数字晶体管改进的推动下,CMOS芯片的速度不断提高,达到了79GHz的要求。整体而言,CMOS技术可以实现毫米波雷达的微型化、集成化,并且具有较高的智能化和功能性,覆盖从高性能雷达前端到单芯片雷达的全部领域,今后将在毫米波雷达传感器产品中得到广泛应用。

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