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从原理到市场现状,毫米波/激光/超声波雷达有啥区别?

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不知何时,自动驾驶技术从电影中跳出来,直接被拉到人们视野中。不过,去年特斯拉却因为几起自动驾驶事故,官网不得不把自动驾驶字眼改为辅助驾驶。本期《汽车总动员》讨论的不是自动驾驶,而是被称为自动驾驶汽车“眼睛”的雷达。

目前主流的“眼睛”有四类——毫米波雷达、激光雷达、超声波雷达、摄像头。他们各自都有自己的特点,比如摄像头的优点就很突出:精度高,距离远,直观方便;可是缺点也同样突出:受到天气的影响太大。倘若雾霾一来,或是阴雨绵绵,估计就只能两眼一抹黑了。

然而它们原理和现状都如何呢?

毫米波雷达

首先我们要明白啥是毫米波,毫米波实质上就是电磁波。毫米波的频段比较特殊,其频率高于无线电,低于可见光和红外线,频率大致范围是10GHz—200GHz。这是一个非常适合车载领域的频段。目前,比较常见的车载领域的毫米波雷达频段有三类。

1,24—24.25GHz这,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。

2,77GHz,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,实现的主要是紧急制动、自动跟车等主动安全领域的功能。

3,79GHz—81GHz,这个频段最大的特点就是其带宽非常宽,要比77GHz的高出3倍以上,这也使其具备非常高的分辨率,可以达到5cm。

原理:振荡器会产生一个频率随时间逐渐增加的信号,这个信号遇到障碍物之后,会反弹回来,其时延是2倍距离/光速。返回来的波形和发出的波形之间有个频率差,这个频率差和时延是呈线性关系的:物体越远,返回的波收到的时间就越晚,那么它跟入射波的频率差值就越大。

将这两个频率做一个减法,就可以得到二者频率的差频(差拍频率),通过判断差拍频率的高低就可以判断障碍物的距离。

根据国内产业机构调查,国内2014年汽车毫米波雷达销量约为120万颗,2015年约为180万颗。主要应用为盲点检测和后方车辆提醒的中短距雷达(24Ghz),每车需要两颗。

2015年中国汽车销售量为2459.8万辆,如果2015-2020年我国的乘用车复合增速为4%,到 2020年乘用车全年销量将近约为3000万辆。到2020年,如果中国汽车销售量中有15%装配汽车毫米波雷达的话,按每辆车装配2 个,预计2020年的毫米波雷达需求量近900万个,未来五年复合增速约为50%。

从原理到市场现状,毫米波/激光/超声波雷达有啥区别?

目前中国市场中高端汽车装配的毫米波雷达传感器全部依赖进口,市场被美、日、德企业垄断,价格昂贵,自主可控迫在眉睫。国内企业怎么破局?前不久的IC CHINA 2017上,与非网记者参加了一个加特兰77GHz CMOS雷达芯片发布会,其产品是是全球首家采用CMOS工艺并实现量产的77GHz雷达收发芯片,不由得让人觉着欧美大厂垄断的今天,也有国产企业开始发出自己的声音。


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