纳雷科技周坤明:毫米波雷达的开发与应用技术

2016-08-01 12:33:33     作者:新智驾      来源:雷锋网

本文内容整理自汽车创新港微讲座。

新智驾(微信号:AI-Drive)按:本文内容整理自汽车创新港微讲座(有删减)。

周坤明,原华为 IT 产品线高级营销经理。2016 年 4 月负责纳雷科技有限公司整体运作,带领纳雷科技 3 个月完战略制定和市场布局;在汽车领域毫米波雷达打造 1+4 方案,在民用雷达界被称为一批新的「黑马」。以下内容来自他的分享。

当前主流汽车采用国外毫米波雷达传感器,对自主可控的研究迫于眉睫。现在国内的现状,国内稍微高端一点的汽车采用毫米波雷达,特别比如像红旗、吉利等等都采用这种雷达,包括 24G 的雷达也有很多厂商在使用。

雷达目前被海外巨头控制,大陆,博世、海拉,海拉 24G 的出货量估计超过 600 万片,出货量相对比较大。国内来看,国内还没纳入整个全球雷达统计的范畴,但这两年起步的较快,各个雷达厂商统计不会低于 20 家。

为什么做毫米波雷达?

毫米波雷达是智能汽车上不可缺少的关键部件。毫米波主要特点能够穿透像烟雾、灰尘的能力,具有体积小、集成化程度高,感应灵敏等特点。第二个特点就是可以实现全天候、全天时应用,这也是其他传感器所不具备的。比如说在雨天、大雪天气下,毫米波雷达是非常不错的选择。

国外雷达购买时很多是把其他的部件打包一起销售,单独的成本低,整体购买成本相对比较高。从技术角度来看,目前主要是掌握在国外的手里面。

目前来讲,国内的一些厂商,如华域、厦门意行等等已经开始推出相关的设备,相关的产品。特别是厦门意行聚焦里面的芯片设计,在 24G 上取得了不小的成功。

我们在国内相对走的比较早一点,特别是 24G 的雷达已经出现批量的供货,纳雷目标市场主要还是在几大领域,包括无人机领域应用,汽车领域,还有安防等其他领域的应用。纳雷科技有将近 4 年的发展历程,摸索过程中走了很多弯路,但在雷达这块走的相对比较靠前,特别是在天线这块推出了将近 20 多款的视频天线在市场上进行销售。

随着雷达的发展,国内来看雷达又是下一个风口,可以预见到一些投资。从目前雷达的分布情况来看,往往分布在高校、研究所集中的地方,像深圳这类的地方核心技术相对比较少,分布也较少。主要原因是雷达是基础性的研究,摸索周期比较长,需要长时间积累。

24G 与 77G 毫米波雷达对比

24G 和 77G 是目前相对研究重点投入的对象。24G 主要应用车后方应用,在前方和侧向也有使用。77G 是汽车前向的主流方向,一般是相互搭配的。24G 在应用范围来看,全球超过 150 多个国家开放 24G 频段。77G 相对比较少,国内这两年也在加速布局,在上个月车联组织的会议上也在讨论 77G 频率的问题,到底定多少,77 或者 79、81 等等这类的讨论。

国家的标准讨论的结论有可能在明年年底结论会出来,在过程当中,从国家层面来讲怎么引导国内传感器的发展是重点也是难点。目前 77G 主要集中在国外的手里面,包括 24G 很多技术也是集中在国外人的手里面。国内在这块来讲,除了靠我们自主研发之外,国家通过标准层面也在做一些积极的引导,估计明年会有实际的动作,对 77G 促进有很大的帮助作用。

24G 应用于 BSD、LCA、后向穿越车辆报警、开门辅助、后方碰撞预警、前向车辆报警。特别是 BSD,国内开始在一些十四五万以上的中高档的汽车上安装 BSD 方案。

说到应用,在 24G 海拉仍然是老大的位置。在 77G 主要应用于前向防碰撞、自动巡航、制动 AEB 系统。使用情况来看,仍然是 24G 标定上比较容易,77G 比较复杂。

从 24G 应用场景来看,根据相关的标准和要求对 24G 的频段划分,可以提高国内车辆道路行车安全,工业和信息化部将 24.25 和 26.6G 频段划为短距离车载雷达设备的使用,满足电子设备对无线电频谱之间的要求。77G 国内也在讨论制定标准,目的是希望牵引我国在这方面的发展。77G 标准什么样,可能要等到明年才能真正看到一个结果。

毫米波雷达面临的发展问题

从产品和标准情况来看,目前国内的产业链尚未成熟,仍然有很多路要走,在国外雷达已经走了几十年的历史了,国内起步是近两年,特别是 2015 年和今年投入的厂商较多。

从整体来看,毫米波雷达的发展主要面临以下问题:

1、人才和经验不足仍是很大的挑战。比如说需要丰富的雷达系统和毫米波射频设计的经验和能力。一些集中在研究所和军方的雷达里面,另外就是在国外厂商的手里面,导致了这方面人才比较缺少。

2、投入相对比较高,设备需要从国外购买,特别是测试设备,还有一些生产设备。比如一条 24G 生产线投入至少千万以上,有时候可能更高。关键是投入以后能不能使用,能不能产生价值还未可知。

3、生产设备需要定制。这些设备生产的时候往往不像标准的器件有标准的生产设备,生产设备好多标准需要定制,花费高的原因在这里。生产线如果说全了,所有成本加起来更高,甚至几千万都有可能。生产设备是批量生产的试制、测试、校准,包括测试设备,标定、材料分析等等都需要相关的设备。目前缺少 77G 的生产和工艺,国内生产加工 77G 工艺相对比较少,只集中在很少的厂家手里面。国内产业链环境还有待于提升。

4、开发周期相对比较长。一般一款毫米波雷达开发周期要到 12 个月以上,是指从设计、算法稳定到最后使用,12 个月有一定基础去做,如果没基础,从刚开始去摸索,估计周期会更长。还要稳定周期,有的时候可能长达将近两年。

毫米波雷达传感器的方案,从目前使用情况来看,我们推进的方案是主流的 1+4 方案,构成一个高级辅助驾驶方案。后面两个检测后方,比如说 BSD、变道辅助等雷达使用。前向为什么还要加两个,前段时间特斯拉的事故,特斯拉在配备的时候只有一个前向雷达,在这个事件当中如果前向配置两个短距雷达,有一些短距雷达和长距雷达互补,有可能减少这种事件的发生甚至避免。

在算法控制这块,业界有两种,如果车厂不开放协议,国内有一些厂商在做机械性控制;如果车厂开放协议,电动车发展相对比较快,在这种情况下对车直接进行控制,也许以后的发展就是对车直接的底盘控制,可能是未来高级辅助驾驶重要的方案。

毫米波雷达的行业应用

在纳雷的战略里面聚焦六大行业,包括无人机、汽车、安防、工业、交通、智慧照明。特别是在智慧照明这块,随着中国推出「互联网+」、「中国制造 2025」发展思路来看,特别是智慧城市发展相对比较快,我们做过一个实验,通过将雷达安装在路灯上,这种节能效果是很显著的,特别在一些路段,如冬天能效能降低 53%,实际上对于一些应用两年可能已经回本,现在国内有一些城市已经开始布局。

在交通领域这块相对比较成熟,像国外有测流量的,测速的,特别是卡口,国内在这块也有一些厂商去做,目前国内有一定的积累。

在工业应用可能更广泛,比如替代以前的红外感应,包括液位计,在工业领域的机器人,工业机器人的应用纳雷已经有比较多的案例。主要是全天候场景下的使用,整个雷达来讲,国内市场非常大,但是需要长时间的积累。

特别重点讲一下 SP25,SP25 这款低功耗的传感器,最大作用距离能达到 30 米,是 1 发 1 收的,这款产品非常好,可以用到智能感应的比如城市的照明上,以及用到无人机、机器人、车辆。特别讲一下车辆这块,因为这款成本比较低,我们的目标是替换现有的高端超声波雷达,大家知道超声波雷达目前一般的作用距离是 5 米,高一点的 10 米距离已经了不起了,但是在这款雷达能达到 30 米,所以 SP25 在这方面有一个巨大的市场。

毫米波雷达的研发投入

做毫米波雷达有个问题,这个成本到底高不高?——非常高。

首先看微波暗室这一套配备基础的设施,目前虽然用的不多,但还是少不了的设备,少则几百万,高则上千万,数千万的投入。为什么国内在这块有好多厂商在做,但是没有做大,这也是一方面原因。

还有其他的测试导轨、反射器这类相对比较小的仪器。再比如说矢量分析仪、频谱分析仪、信号发生器、高速示波器等等这类应该也是相对非常大的投入,更别说生产线了。

所以在毫米波雷达发展来讲,还是希望大家团结起来共同开发市场。

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