毫米波雷达在汽车市场应用广泛，产品技术实现从3D向4D的跨越
1. 毫米波雷达行业发展历程
图片来源于网络，如有侵权，请联系删除
国外毫米波雷达的发展历程久远。早在1973年，德国便率先推出了汽车防撞雷达，随后这一技术迅速在美国、日本及欧洲等地广泛传播与应用。经过近40年的不断积累与发展，国际知名的雷达制造商已经拥有了丰富的技术底蕴。早期的毫米波雷达主要依赖高电子迁移晶体管（HEMT）来制造集成电路，其集成度相对较低，且成本高昂，使得该技术的应用受到一定限制。然而，在2012年，英飞凌及飞思卡尔两大公司成功推出了芯片级别的毫米波射频芯片，这一创新不仅显著降低了毫米波雷达的技术难度，更大幅减少了其制造成本，从而有力推动了毫米波雷达在各个领域的广泛应用。
2013年，随着24GHz毫米波雷达产品正式进入中国，国内涌现出大批初创企业，如安智杰、行易道、隼眼科技、承泰等，它们纷纷在这一时期崭露头角。到了2018年，中国的24GHz毫米波雷达产品已经实现了大规模量产，供应链体系也日趋成熟。然而，在77GHz毫米波雷达领域，由于受到国外大型芯片制造商的技术封锁，国产77GHz毫米波雷达产品一直未能实现完全国产化。尽管如此，国内车载毫米波雷达厂商并未放弃努力。目前，包括楚航科技、森思泰克、德赛西威等在内的国内企业，都已成功实现了77GHz产品的量产。值得一提的是，2019年森思泰克的77GHz毫米波雷达率先在一汽红旗HS5上实现了量产，这标志着国内企业在77GHz毫米波雷达领域取得了重要突破。近两年，德赛西威的77GHz产品也在多个主流车型上实现了规模化量产，进一步推动了国内毫米波雷达技术的发展。
2. 中国毫米波雷达行业规模
随着单车搭载毫米波雷达数量的持续攀升，整个毫米波雷达市场的出货量呈现出迅猛的增长态势。近年来，汽车智能化发展改革不断加速推进，毫米波雷达已成为汽车ADAS系统不可或缺的重要组成部分。据相关数据统计显示，2021年我国毫米波雷达出货量已达到惊人的2000万颗，同比增幅超过40%，显示出强劲的市场增长势头。展望未来，随着汽车智能化水平的进一步提升，毫米波雷达的出货量将持续扩大，预计到2026年出货量有望突破7000万颗大关。
2018-2026中国毫米波雷达行业规模
3. 毫米波雷达主要应用波段
毫米波雷达在自动驾驶领域的应用广泛，主要涵盖了24GHz、77GHz和79GHz这三个频段。其中，24GHz的毫米波雷达以其较短的探测距离，常用于感知车辆近处的障碍物，为盲点补测、变道辅助等功能的实现提供了有力支持。而77GHz的毫米波雷达则以其卓越的性能，在自动驾驶领域中扮演着至关重要的角色。其最大检测距离可达160米以上，能够应对紧急制动、高速公路跟车等高级驾驶辅助系统（ADAS）的需求，并精准测量障碍物的距离、速度和角度，为自动驾驶的实现提供了可靠的数据支持。至于79GHz的毫米波雷达，其通信频段位于76GHz-81GHz，虽然探测距离中等，但分辨率却非常高。根据物理学的公式，光速等于波长乘以频率，因此频率越高，波长越短，而短波长有助于提高雷达的分辨率。因此，79GHz的毫米波雷达在自动驾驶领域展现出了巨大的潜力，有望成为未来的发展趋势。
4. 3D与4D毫米波雷达对比
3D毫米波雷达尽管在测角、测距与测速方面表现出色，但仍存在一些固有的缺陷。其中最为显著的是其无法测量物体的高度，这导致它无法准确判断前方静止物体是否会对车辆通行造成阻碍。此外，3D毫米波雷达的信噪比相对较低，容易引发大量的误测，这进一步影响了其可靠性。当视觉感知结果与3D毫米波雷达的数据发生冲突时，通常的做法是屏蔽后者的数据，这在一定程度上增加了自动驾驶系统的风险。特斯拉的AutoPilot多次发生事故，部分原因就归咎于当视觉感知结果出错时，缺乏其他有效传感器进行校正。因此，尽管3D毫米波雷达在自动驾驶领域有着广泛的应用，但其存在的缺陷仍需引起高度重视，并寻求有效的解决方案。
4D毫米波成像雷达成功突破了传统毫米波雷达的技术瓶颈，展现出更加卓越的性能。这款雷达，也被称为4D成像雷达，不仅保留了传统毫米波雷达的测角、测距与测速功能，更在此基础上增加了俯仰角的测量信息，使角度分辨率达到了亚度（<1°）级别。凭借这一高精度测量能力，4D成像雷达能够输出大量测量点，从而清晰地勾勒出目标障碍物的轮廓。更为令人瞩目的是，4D成像雷达还结合了神经网络技术，通过对点云图像信息的智能分析，实现对道路使用者和障碍物的精准检测与分类。无论是在最远300m处检测、区分还是追踪多个静止和移动的目标，4D成像雷达都展现出了出色的能力。此外，在复杂场景如前车刹车、防止连续追尾以及大光比、恶劣天气等corner case情况下，4D成像雷达依然能够保持稳定的性能，为自动驾驶系统提供了更加可靠的环境感知数据。这一技术的突破，无疑为自动驾驶领域的发展注入了新的活力，有望在未来推动自动驾驶技术迈向更高的水平。
5. 4D毫米波成像雷达技术发展路线
为了进一步提升角度分辨率并增强点云信号的密度，当前的4D成像雷达技术正聚焦于增加通道数这一关键路径。对于采用多发多收技术的毫米波雷达而言，虚拟通道数与收发天线的数量成正比，即收发天线数的乘积。通过增加天线的数量和密度，我们能够显著提升角度和速度分辨率，从而使得输出的点云图像更为细密，更精确地描绘测量目标的轮廓、行为和类别。在当前的技术竞赛中，Arbe的Phoenix雷达表现尤为突出，它能够实现48发48收，总计达到2304个通道，这一数字远超过大陆和采埃孚的192个通道。据高工智能汽车透露，Mobileye也在积极布局，研发具备2304个虚拟通道的4D成像雷达，并计划于2025年实现量产。这一系列的技术进展，无疑为4D成像雷达在自动驾驶领域的应用打开了更广阔的前景。
6. 4D成像雷达产业链
4D成像雷达产业链结构清晰，主要由三部分构成：上游、中游和下游。上游聚焦于核心硬件与技术的研发与生产，涵盖了射频MMIC芯片（硬件核心）、高频PCB、处理芯片以及后端算法等相关企业。在这一环节中，标准的射频芯片供应商不乏行业巨头，如NXP、英飞凌、TI等传统芯片厂商，同时也有如Arbe这样的创新型企业，他们采用自研射频芯片方案，为产业链注入新的活力。中游则是成品4D毫米波雷达的生产企业，这里聚集了传统的Tier1巨头，如博世、大陆、安波福等，他们凭借深厚的技术积累和市场经验，为行业提供了高质量的雷达产品。同时，随着科技类公司的崛起，如Mobileye等新切入4D成像领域的公司也开始崭露头角，为产业链带来了更多的创新可能。下游则是主机厂，他们是雷达产品的最终用户。根据研究统计，目前已有多个知名品牌如上汽、比亚迪、理想、吉利、红旗、长安等定点了4D成像雷达。其中，上汽飞凡R7、长安深蓝SL03、理想L7等车型已经确定将搭载这一先进技术，预示着4D成像雷达在自动驾驶领域的广泛应用前景。
7. 毫米波雷达硬件成本结构
毫米波雷达的硬件成本结构主要包括算法、射频前端、信号处理芯片以及高频PCB板等多个部分。其中，算法部分占据成本约50%，由于国内雷达算法在测量精度和范围上存在一定的局限性，而国外算法受到专利保护，因此价格较为昂贵。射频前端作为另一大成本项，占比约为25%。射频前端MMIC集成了发射机、接收机及信号处理器，发射机负责生成射频信号，接收机则将射频信号转换为低频信号，而信号处理器则负责从低频信号中提取出距离、速度、方位等关键信息。信号处理芯片方面，成本占比约为10%。目前市场上有以TI为代表的DSP路线和以赛灵思为代表的FPGA路线，两者各有优势，适用于不同的应用场景。高频PCB板作为硬件结构的另一重要组成部分，成本占比同样约为10%。目前常见的做法是将微带贴片天线集成到高频PCB板上，再将高频PCB板集成到普通PCB板上，以实现在有限的空间内保持天线足够的信号强度。随着77GHz雷达的广泛应用，高频PCB板的需求将迎来显著增长。
8. 毫米波雷达行业政策
近年来，得益于国家及相关部门政策的有力推动，中国毫米波雷达行业呈现出迅猛的发展态势。毫米波雷达技术以其独特的优势，在军事、安防、汽车、通信等多个领域均得到了广泛应用。特别是在汽车智能化发展的大潮中，毫米波雷达技术更是成为了近年来最热门的应用领域之一，为汽车行业的创新与发展注入了强大的动力。
