國內爭搶分食車載攝像頭和激光雷達大蛋糕

　　雷達通過發射聲波或者電磁波對目標物體進行照射并接收其回波，由此獲得目標物體的距離、距離變化率(徑向速度)、大小、方位等信息。雷達最先應用于軍事中，后來逐漸民用化。隨著汽車智能化的發展趨勢，雷達開始出現在汽車上，主要用于測距、測速等功能。汽車雷達可分為超聲波雷達、毫米波雷達、激光雷達等，不同雷達的原理不盡相同，性能特點也各有優勢，可用于實現不同的功能。

　　(1)超聲波雷達

　　超聲波雷達是利用傳感器內的超聲波發生器產生 40KHz的超聲波，再由接收探頭接收經障礙物反射回來的超聲波，根據超聲波反射接收的時間差計算與障礙物之間的距離。超聲波雷達成本較低，探測距離近精度高，且不受光線條件的影響，因此常用于泊車系統中。

　　自動泊車功能離不開超聲波雷達。 寶馬最新的 i 系列和 7 系列已經支持使用車鑰匙遙控汽車自動泊車，在操作過程中用戶只需要發出前進或后退兩個指示，汽車就會持續使用超聲波傳感器檢測車位和障礙物，自動操作方向盤和制動器，實現自動泊車。大眾第三代超聲波半自動泊車系統，泊車輔助系統通常使用 6-12 個超聲波雷達，車后部的 4 個短距超聲波雷達負責探測倒車時與障礙物之間的距離，一側的長距超聲波雷達負責探測停車位空間。

　　(2)毫米波雷達： ADAS 核心傳感器

　　毫米波是指波長在 1mm 到 10mm 之間的電磁波，換算成頻率后，毫米波的頻率位于 30GHz到 300GHz 之間。毫米波的波長介于厘米波和光波之間，因此毫米波兼有微波制導和光電制導的優點。毫米波雷達在導彈制導、目標監視和截獲、炮火控制和跟蹤、高速通信、衛星遙感等領域都有廣泛的應用。近些年，隨著毫米波雷達技術水平的提升和成本的下降，毫米波雷達開始應用于汽車領域。

　　不同波長雷達的應用場景

　　毫米波雷達具有眾多優點，是 ADAS 核心傳感器。毫米波的波長介于厘米波和光波之間，因此毫米波兼有微波制導和光電制導的優點： 1)同厘米波導引頭相比， 毫米波導引頭具有體積小、質量輕和空間分辨率高的特點; 2)與紅外、激光等光學導引頭相比， 毫米波導引頭穿透霧、煙、灰塵的能力強，傳輸距離遠，具有全天候全天時的特點; 3) 性能穩定，不受目標物體形狀、顏色等干擾。 毫米波雷達很好的彌補了如紅外、激光、超聲波、攝像頭等其他傳感器在車載應用中所不具備的使用場景。

　　毫米波雷達探測距離遠，精度高，是 ACC、 AEB 首選傳感器。 毫米波雷達的探測距離一般在 150m-250m 之間，有的高性能毫米波雷達探測距離甚至能達到 300m，可以滿足汽車在高速運動時探測較大范圍的需求。另外，毫米波因波長較短，彌散程度低，聚焦性好，因此毫米波雷達的探測精度較高。這些特性使得毫米波雷達能夠監測到大范圍內車輛的運行情況，同時對于前方車輛的速度、加速度、距離等信息的探測也更加精準，因此是 ACC、AEB 的首選傳感器。毫米波雷達可用頻帶有 24GHz、 60~61GHz、 76~79GHz，目前比較主流的是 24GHz 和76~77GHz， 60~61GHz 只有日本使用。 一般 24GHz 用于短/中距， 76~79GHz 用于中/長距，頻率越高，波長越短，測距測速的精度就越高。頻帶發展的趨勢是從低頻向高頻過渡： 1)歐盟： 1997 年，歐洲電訊標準學會確認 76-77GHz 作為防撞雷達專用頻道; 2)美國： 24GHz 和76~77GHz 兩個頻帶均可用; 3)日本：先選用了 60~61GHz，后又轉入76~77GHz 頻帶; 4)日內瓦 2015 年世界無線電通信大會， 77.5~78.0GHz 劃分給無線電定位業務，以支持短距離高分辨率車載雷達的發展; 5)中國： 2005 年，原信息產業部《微功率(短距離)無線電設備的技術要求》，77GHz 劃分給車輛測距雷達。

　　毫米波雷達關鍵技術主要由國外電子公司掌控。毫米波雷達系統主要包括天線、收發模塊、信號處理模塊，而 MMIC(Monolithic Microwave Integrated Circuit)芯片和天線 PCB 板(Printed Circuit Board)是毫米波雷達的硬件核心。目前毫米波雷達關鍵技術主要被 Bosch、Continental、 Denso、 Autoliv 等零部件巨頭壟斷，特別是 77GHz 產品技術只有 Bosch、Continental、Denso、Delphi 等少數幾家公司掌握。Bosch 的所有的車載雷達都采用 77GHz的頻率，預計 2016 年將出產第一千萬個 77GHz 毫米波雷達。 Continental 的雷達產品較全面，其中主力產品是 24GHz。

　　2015 年全球車載毫米波雷達主要供應商及市場份額(單位： %)

　　低成本 CMOS 解決方案有望加快市場開啟。 目前 77GHz 毫米波雷達系統單價大約在 250歐元左右，高昂的價格限制了毫米波雷達的車載化應用。毫米波雷達的收發器芯片普遍使用 SiGe 雙極型晶體管等特殊半導體，但是隨著半導體技術的進步，被廣泛用于數字電路且成本相對較低的 CMOS，也可被用于毫米波電路。CMOS 與傳統 SiGe 雙極型晶體管相比，由于在低電壓條件下也可運行，因此可降低耗電量。雖然 CMOS 存在低頻區噪聲偏大的問題，但兩者在毫米波區域(76-81GHz)具有大致同等的性能，未來車載毫米波雷達主流頻段是 77-79GHz，因此 CMOS 低頻區噪聲大的問題并不太突出。 由于目前全球CMOS 產業鏈已較為成熟，可大批量生產，未來若能用 CMOS 替代 SiGe 雙極型晶體管，毫米波雷達的成本有望顯著下降，市場也有望加快開啟。

　　兩種毫米波雷達收發器芯片工藝技術比較

　　目前 Fujitsu 研究所已成功研發出采用 CMOS 工藝的 4 通道接收芯片。 Fujitsu 研發的此款產品不僅與現行 SiGe 產品具有同等的高頻功能，還成功解決了低頻區噪聲問題。而新的 CMOS 芯片比傳統的 SiGe 芯片降低了一半左右的電耗，還可以實現量產和低成本化。Fujitsu 預計 2018 年左右，該產品可以實現量產化，采用該技術的毫米波雷達的成本也有望大幅降低。低成本化有望加快引爆車載毫米波雷達市場。