隨著汽車安全標(biāo)準(zhǔn)、汽車電子化水平以及人們對(duì)駕駛安全需求的不斷增長(zhǎng)，近幾年來(lái)，具備主動(dòng)安全技術(shù)的ADAS系統(tǒng)呈現(xiàn)快速發(fā)展的趨勢(shì)，這其中需要大量的傳感器。據(jù)市場(chǎng)研究機(jī)構(gòu)IHS Research 預(yù)測(cè)，隨著ADAS 系統(tǒng)的廣泛應(yīng)用，未來(lái)幾年汽車?yán)走_(dá)傳感器市場(chǎng)的年均增長(zhǎng)率將高達(dá)23%，這其中，毫米波雷達(dá)是不二的選擇。

　　應(yīng)用于汽車上的不同種類雷達(dá)

　　汽車?yán)走_(dá)可分為超聲波雷達(dá)、毫米波雷達(dá)、激光雷達(dá)等，不同雷達(dá)的原理不盡相同，性能特點(diǎn)也各有優(yōu)勢(shì)，可用于實(shí)現(xiàn)不同的功能。

　　超聲波雷達(dá)是利用傳感器內(nèi)的超聲波發(fā)生器產(chǎn)生 40KHz的超聲波，再由接收探頭接收經(jīng)障礙物反射回來(lái)的超聲波，根據(jù)超聲波反射接收的時(shí)間差計(jì)算與障礙物之間的距離。超聲波雷達(dá)成本較低，但探測(cè)距離近，只有幾米，因此常用于泊車系統(tǒng)中，且超聲波雷達(dá)會(huì)受限天氣條件。

　　激光雷達(dá)具有分辨率高、精度高、抗有源干擾能力強(qiáng)的優(yōu)勢(shì)，是軍轉(zhuǎn)民的高精度雷達(dá)技術(shù)。在汽車領(lǐng)域的應(yīng)用，主要是用于無(wú)人駕駛系統(tǒng)，例如谷歌無(wú)人車、百度無(wú)人車都采用了激光雷達(dá)。激光雷達(dá)也會(huì)受天氣影響，在大雪、霧霾時(shí)功能會(huì)受限，且價(jià)格昂貴。

　　毫米波雷達(dá)是ADAS系統(tǒng)的主要傳感器，毫米波雷達(dá)頻率范圍30GHz-300GHz，波長(zhǎng)從1cm到1mm，毫米波雷達(dá)探測(cè)距離較長(zhǎng)，可達(dá)200多米，可以對(duì)目標(biāo)進(jìn)行有無(wú)檢測(cè)、測(cè)距、測(cè)速以及方位測(cè)量。它具有良好的角度分辨能力，可以檢測(cè)較小的物體。同時(shí)，毫米波雷達(dá)有極強(qiáng)的穿透率，能夠穿過(guò)光照、降雨、揚(yáng)塵、下霧或霜凍來(lái)準(zhǔn)確探測(cè)物體，可以在全黑的環(huán)境工作，可全天候工作。

　　從上面的比較可以看出，相比激光雷達(dá)，毫米波雷達(dá)仍有著強(qiáng)大的優(yōu)勢(shì)，激光的波長(zhǎng)遠(yuǎn)小于毫米波 （nm vs mm），所以霧霾可能導(dǎo)致激光雷達(dá)失效。同樣的原因，毫米波雷達(dá)的探測(cè)距離可以輕松超過(guò)200米，而激光雷達(dá)一般不超過(guò)150米，所以對(duì)于高速公路跟車場(chǎng)景，毫米波雷達(dá)能夠做的更好。

　　另外，最主要的原因是毫米波雷達(dá)便宜，作為成熟產(chǎn)品，毫米波雷達(dá)目前的價(jià)格大概在1.5千左右，而激光雷達(dá)的價(jià)格目前仍然是以萬(wàn)作為單位計(jì)算的。

　　雖然激光雷達(dá)號(hào)稱無(wú)人車的眼睛，近幾年也受到了前所未有的追捧，但在目前階段，ADAS及自動(dòng)駕駛方案選擇的主流仍然是毫米波雷達(dá)。

　　毫米波雷達(dá)市場(chǎng)火熱

　　在無(wú)人駕駛時(shí)代尚未到來(lái)之前，最需要廣泛普及的是ADAS駕駛員輔助駕駛系統(tǒng)，因此，毫米波雷達(dá)將是近幾年車載雷達(dá)的主流。同時(shí)，毫米波雷達(dá)的主要器件成本近幾年大幅降低，也使得它可以在汽車領(lǐng)域迅速應(yīng)用起來(lái)。

　　據(jù)了解，目前眾多車企，例如：大眾、奔馳、奧迪、豐田等在其中高端車型上都已配置了毫米波雷達(dá)，相信，隨著智能駕駛及無(wú)人駕駛的發(fā)展，毫米波雷達(dá)將成為汽車的標(biāo)配。數(shù)據(jù)顯示，2015年，中國(guó)車載毫米波雷達(dá)銷量為180萬(wàn)顆，平均每12輛車配裝1顆，這兩年發(fā)展速度迅猛，中國(guó)市場(chǎng)潛力巨大。

　　據(jù)智研咨詢發(fā)布的《2016-2022年中國(guó)毫米波雷達(dá)行業(yè)市場(chǎng)供需預(yù)測(cè)及投資戰(zhàn)略研究報(bào)告》顯示，至2020年，預(yù)計(jì)全球車載毫米波雷達(dá)出貨量可達(dá)7200萬(wàn)顆。按國(guó)內(nèi)ADAS滲透率在2020年達(dá)到30%估算，每套ADAS需要4個(gè)短距毫米波雷達(dá)+1個(gè)長(zhǎng)距毫米波雷達(dá)，則國(guó)內(nèi)出貨量可達(dá)4500萬(wàn)顆，市場(chǎng)規(guī)模將超200億。

　　毫米波雷達(dá)在汽車中的應(yīng)用模式

　　大約上世紀(jì)90年代，毫米波雷達(dá)就開始應(yīng)用于汽車領(lǐng)域，當(dāng)時(shí)的應(yīng)用是汽車自適應(yīng)巡航（ACC）功能，這主要依賴于毫米波長(zhǎng)達(dá)200米以上的距離探測(cè)功能，其它手段是很難做到的。后來(lái)，又陸續(xù)發(fā)展出了防撞、盲區(qū)探測(cè)等眾多其他功能，但是這個(gè)技術(shù)門檻一直很高，價(jià)格也一直很貴，直到2012年，出現(xiàn)了芯片級(jí)別的毫米波射頻芯片，技術(shù)門檻才降低，成本也降下來(lái)了，才為汽車領(lǐng)域的廣泛應(yīng)用打開窗口。

　　目前，在毫米波頻段，開放給民用的波段有24GHz60GHz77GHz120GHz，其中，24GHz和77GHz在汽車中都有應(yīng)用，24GHz開放得最早，目前應(yīng)用較普遍。24GHz主要面向5-70m的中短距探測(cè)，主要應(yīng)用有BSDLDWLKA LCAPA等。77GHz主要面向100-250米的中長(zhǎng)距探測(cè)，例如ACC FCW AEB等。但隨著車用雷達(dá)系統(tǒng)對(duì)精度要求的提升，77GHz將是未來(lái)的主流。

　　單芯片高精度是發(fā)展趨勢(shì)

　　隨著汽車智能化程度及主動(dòng)安全功能的提升，汽車毫米波雷達(dá)的需求向高精度發(fā)展，一些高端車型的雷達(dá)系統(tǒng)正在從24GHz向77GHz升級(jí)。

　　以ACC自適應(yīng)巡航為例，所使用的雷達(dá)升級(jí)換代成77GHz的毫米波雷達(dá)后，ACC自適應(yīng)巡航的工作時(shí)速由25km起，比起24GHz雷達(dá)系統(tǒng)，識(shí)別率是原來(lái)的三倍，測(cè)速和測(cè)距的精準(zhǔn)率提高了三至五倍，因而可以更準(zhǔn)確快速地監(jiān)測(cè)與前車的距離，在保持距離的情況下隨前車的速度進(jìn)行加減速、剎停和起步。而且因?yàn)槔走_(dá)的特性，即便在有霧、煙、灰塵的干擾等惡劣天氣環(huán)境下，也能得到精確的探測(cè)結(jié)果。

　　毫米波雷達(dá)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)圖

　　毫米波雷達(dá)系統(tǒng)主要包括天線、收發(fā)系統(tǒng)、信號(hào)處理系統(tǒng)，收發(fā)系統(tǒng)芯片和天線 PCB是毫米波雷達(dá)的硬件核心。

　　其中，收發(fā)器芯片普遍使用 SiGe 雙極型晶體管等特殊半導(dǎo)體，這些基于硅鍺技術(shù)的芯片無(wú)法實(shí)現(xiàn)更高的集成，因此，一個(gè)雷達(dá)系統(tǒng)往往需要多個(gè)芯片加外圍器件構(gòu)成。雖然基于SiGe技術(shù)的77GHz汽車?yán)走_(dá)系統(tǒng)可以很好地滿足汽車需求，但它們體積過(guò)大、過(guò)于笨重，占用了大量電路板空間，同時(shí)價(jià)格也比較昂貴。

　　隨著半導(dǎo)體技術(shù)的進(jìn)步，被廣泛用于數(shù)字電路且成本相對(duì)較低的 CMOS，也可被用于毫米波電路。CMOS 與傳統(tǒng) SiGe 雙極型晶體管相比，由于在低電壓條件下也可運(yùn)行，因此可降低耗電量。雖然 CMOS 存在低頻區(qū)噪聲偏大的問(wèn)題，但兩者在毫米波區(qū)域（76-81GHz）具有大致同等的性能，對(duì)于77-79GHz車載毫米波雷達(dá)應(yīng)用， CMOS 低頻區(qū)噪聲大的問(wèn)題并不太突出。同時(shí)，全球CMOS 產(chǎn)業(yè)鏈已十分成熟，可大批量生產(chǎn)，基于CMOS技術(shù)實(shí)現(xiàn)毫米波雷達(dá)關(guān)鍵器件，可使整個(gè)雷達(dá)系統(tǒng)的成本顯著下降。