车载毫米波雷达行业发展蓝皮书(2021-2025)-高工智能汽车

1智能驾驶是当今汽车行业的热点。作为智能驾驶性能优劣是影响智能驾驶安全性和驾驶体验的关键因素。在过经过多轮迭代，得到了长足的发展，逐步走向成熟。毫米波雷实现障碍物检测和距离测量，为智能驾驶车辆提供必要的感知进。相比ADAS，高阶智能驾驶对于系统的像雷达演进成为必然。智能驾驶浪潮下，主机厂积极推动毫米波雷波雷达技术的不断创新和进步。在中国市场，国内毫米波雷达厂在此背景下，高工智能汽车研究院联合国内毫米波雷达头部厂商载毫米波雷达行业发展蓝皮书》，从毫米波雷达含义、政策法规、市趋势、典型参与者等方面，综合分析毫米波雷达发展现状及未来发展业研究和企业发展提供参考。由于时间仓促，书中难免会有疏漏和I 1 1 1 2 2 3 3 4 5 5 5 7 8 8 11 14 14 22 24 24 24 26 27 27 28 30 31 31 31 31 32 33 33 33 34 34 35 35 36 38 38 1 5 6 7 8 9 10 12 12 13 15 15 16 17 17 18 19 19 20 21 21 22 22 23 23 23 25 25 28 29 30 32 33 35 36 37 37 391本报告内容仅供参考，请务必1.1毫米波雷达定义及产品演进时工作；频段宽，容易实现窄波束，可实现远距离探测（200米以上对速度感知灵敏，测在车辆环境感知领域，毫米波雷达是除车载摄像头外的另一主流方案发射电磁波，对行人、其他交通参与者以及车辆周围的物体进远近好好差好好差差差差好差差差好中高资料来源：高工智能汽车研究院整理），2本报告内容仅供参考，请务必阅读正文后的自动紧急制动(AEB)、前向碰撞预警(FCW)、盲区监测(BSD)、变道辅助(LCA)、后方交通穿行毫米波雷达技术最早用于军事领域，随着雷达技术的发展与进步，毫米波雷达传感器逐基于雷达的ACC被用在中高端车型上，提供预碰撞感应和汽车防撞功能。随着毫米波雷达的成像雷达，其中，4D成像雷达中的“4D”表示目标的距离、速度、水平角度、俯仰角度，目标的轮廓、类别、姿态、行为。4D成1.2车载毫米波雷达行业发展背景3本报告内容仅供参考，请务必阅读正文后的免随着智能驾驶程度的提高，汽车传感器行业将迎来更大的发展空间。在汽车领域，毫米波雷达技术经过多轮迭代，得到了长足的发展，逐步走向成熟。毫米波雷达能够实时感知周围环境，并实现障碍物检测，为智能驾驶车辆提供必要的感知和决策依据，提高驾驶的安全性和舒适性，是智能驾驶不可或缺的传感器。未来车载毫米波雷达市场空间将得到进一步释智能驾驶级别的提高，对感知层传感器的性能和数量提出更高的要求。为了增强感知能在国内汽车智能化升级需求强劲、政策支持关键技术自主可控的背景下，国内毫米波雷在小范围内实现国产替代。未来，随着国内毫米波雷达产业进一步发展与成熟，国产化替代1.3车载毫米波雷达行业相关政策与标准《中华人民共和国无线电频率划分规定》规定：79-81GHz频段无线电定位业务将优先用于汽在商用车领域，中国商用车场景的独特需求催生了毫米波雷达市场的快速发展。商用车交通事故频发，造成大量人员伤亡、财产损失等负面影响。为了提高行车安全性能，减少交4本报告内容仅供参考，请务必阅读正文后的免责声明强制安装FCW、LDW、AEB、LKA达等环境感知传感器的力量。在强制标准的驱动下，满足特定条件的商用车陆续装备FCWS、在乘用车领域，新车评价规程持续引入主动安全功能，提升道路交通安全性。美国、欧盟、日本、中国等主要国家在NHTSA或新车评价规程(NCAP)等测试评价体系中对汽车主动安规划了车内儿童存在检测的需求，促使OEM在未来产品设计上提供此功能。东南亚、澳洲也方法》由楚航科技专家代表担任组长，来自中国、德国、日本、瑞典、芬兰、法国、韩国等30多名专家共同参与，内容主要包含车载毫米波雷达的性能要求及试验方法，包括射频一致性、单目标和多目标识别要求以及车规环境评价等要求。该标准的推出将为全球各国提供标5本报告内容仅供参考，请务必阅读正文后的免2.1车载毫米波雷达产业链结构2.1.1毫米波雷达系统结构资料来源：楚航科技，高工智能汽车研究院整理计之一。天线通常采用微带贴片天线。微带贴片天线需要选用超低损耗的PCB材料作为最上6本报告内容仅供参考，请务必阅读正文后的免（2）射频MMIC芯片：集成低噪声放大器(LNA)、功率放大器(PA)、混频器(MIXER)、检波器(Detector)、滤波器(Filter)、压控震荡器(VCO)、移相器、模数转换器(ADC)等，用以（3）数字信号处理器：负责处理前端采集的中频信号，获得速度、距离、角度信息。数（4）软件算法：为雷达提供一套工作流程和规则。软件算法包括信号处理算法和数据处将模拟信号转换为数字信号。其次，信号处理单元对数字信号进行预处理，抑制干扰，然后已经过滤出的点目标进行DOA进行角度计算，并基于提取出的点目标距离、速度和角度信息资料来源：专家访谈，高工智能汽车研究院整理7本报告内容仅供参考，请务必阅读正文后的免责2.1.2毫米波雷达产业链结构车载毫米波雷达产业链上游参与者主要是毫米波雷达芯片、软件算法、天线高频PCB板等毫米波雷达组件提供商，中游是毫米波雷达模组供应商。硬件上，毫米波雷达模组厂商从后交付模组。软件上，毫米波雷达厂商通常自研信号处理和数orbeorbeveoneerLonghornLonghornRENESASisolaisola资料来源：高工智能汽车研究院整理8本报告内容仅供参考，请务必阅读正文后的免责声明2.2车载毫米波雷达产业链主要玩家分析2.2.1毫米波雷达芯片供应商世第四代、第五代雷达提供毫米波雷达芯片。英飞凌拥有广泛的产品组合，能够涵盖从短距雷达（角雷达）到高端前向雷达在内完整的产品细分市场。英飞凌量产的雷达芯片组采用XENSIV+AuRixBGT60ATR24CMCU61PLA:长生受，发射通道高开销支持性能/成本 量产级别级EMC性能优良低功耗/低MCU灵活配搭满足多功高性能低成本资料来源：英飞凌，高工智能汽车研究院整理9本报告内容仅供参考，请务必阅读正文后的免责声明与大陆集团合作密切，长期为大陆提供前端收发器和雷达MCU。恩智浦主推的毫米波雷达收发MMICMCU资料来源：高工智能汽车研究院整理德州仪器目前已推出多款汽车毫米波雷达传感器，典型的产品有AWR2243、AWR1642、支持2发4收天线阵列，可用于角雷达；AWR1843是单芯片77GHz汽车雷达传感MCU和雷达加速器，有四个接收通道和三个发送通道，该产品有AoP版本AWR1843AOP；10本报告内容仅供参考，请务必阅读正文后行了全面的升级，并集成了HSM（硬件安全模块）和百兆以太网，能够在大幅度提升下一代汽车雷达性能的同时，保证系统的信息安全及功能安全的部署；有四个接收通道和四个发送通资料来源：德州仪器官网，高工智能汽车研究院片封装内部集成天线阵列。相比国外芯片巨头，加特兰的产品具有性价比优势。当前，国内11本报告内容仅供参考，请务必阅读正文后2.2.3毫米波雷达模组供应商车载毫米波雷达产品技术门槛高、标准严格，从天线设计、射频电路设计数据处理，再到功能实现，每一个环节都有很深的壁垒；在材料工艺、仿真与工具链系统、校准标定等诸多方面也有很深的Knowhow。同时，雷达模组厂在国内市场，传统毫米波雷达市场由博世、大陆、安波福、电装、海拉等外资供应商主导。国外毫米波雷达产业起步早，技术积累深厚，产品延续性强，在产品性能、应对各种德赛西威、华域汽车等；另一类是毫米波雷达初创公司，大多成立于2014-2018年间。如成雷达技术门槛相对较低，国内大部分研发从24GHz雷达开始，并在技术上取得突破，实现量产。在高频段市场，国外高频毫米波雷达芯片对我国的长期禁运管制，导致国内77GHz毫米波雷达在技术上曾一度落后国外大厂。2018年之前几乎没有国内企业突破这一技术壁垒。近12本报告内容仅供参考，请务必阅读正文后由于电路板面积变小，射频线路的设计难度大，加工工艺要求高，成片的成数据回灌、功/性能自动化的测试系统。可高效率、重复进行的测试活动，在实现多通道天线功能的基础上，做到低电路损耗、低噪声、大功率、抗电资料来源：楚航科技，高工智能汽车研究院整理相比外资供应商，自主供应商的优势在于更贴近中国市场，对国内道路状况了解程度高，米波雷达供应商的短板在于欠缺量产经验，路测验证的路程数相对较少，在产品信噪比、探ARS510ARS441H：0.1°V：0.2°- --13本报告内容仅供参考，请务必阅读正文后----资料来源：各公司官网，公开资料，高工智能汽车研究院整理国外的博世、大陆、采埃孚、安波福、海拉等传统雷达巨头，以及国内的楚航科技、森思泰案案ARS540 AWR2243+MR3003+AWR2243+ ----- 率 - --14本报告内容仅供参考，请务必阅读正文后率 - ---- 资料来源：各公司官网，公开资料，高工智能汽车研究院整理3.1车载毫米波雷达市场分析15本报告内容仅供参考，请务必阅读正文后图表112020-2025年国内乘用车毫米波雷达0CAGR+29.90%数据来源：高工智能汽车研究院-.--.-角雷达渗透率数据来源：高工智能汽车研究院16本报告内容仅供参考，请务必阅读正文后0数据来源：高工智能汽车研究院17本报告内容仅供参考，请务必阅读正文后数据来源：高工智能汽车研究院数据来源：高工智能汽车研究院18本报告内容仅供参考，请务必阅读正文后数据来源：高工智能汽车研究院资品牌搭载前向毫米波雷达的品牌集中度更高，交付上险TOP10合资品牌占所有合资品牌新19本报告内容仅供参考，请务必阅读正文后2023.2022.数据来源：高工智能汽车研究院2023.1-62022.1-62023.1-62022.1-6数据来源：高工智能汽车研究院20本报告内容仅供参考，请务必阅读正文后的免责声明系标配4颗角雷达。小鹏汽车旗下车型销量下滑导致该品牌前装搭载自主品牌搭载角雷达交付上险TOP10中，合资品牌多在车型的高配上搭载4颗角雷达。奔驰、日产、奥迪同比出现较大幅度下滑。其中，同比下滑最大的是奔驰品牌，主要是由于奔驰E2023.1-62022.1-6数据来源：高工智能汽车研究院21本报告内容仅供参考，请务必阅读正文后的免责声明2023.1-62022.1-6数据来源：高工智能汽车研究院数据来源：高工智能汽车研究院22本报告内容仅供参考，请务必阅读正文后的免责声明车载毫米波雷达市场以外资供应商为主。在前向毫米波雷达市场，由于前向雷达涉及车大陆、电装三大供应商占据超过84.45%的市场份额，森思泰克、楚航科技、华锐捷、华为等合资数据来源：高工智能汽车研究院共占据80%的市场份额，森思泰克进入前五。国内供应商陆续实现前装量产，市场份额逐步扩23本报告内容仅供参考，请务必阅读正文后的免责声明2022年1-6月2023年1-6月数据来源：高工智能汽车研究院WaymoMobileye24本报告内容仅供参考，请务必阅读正文后的免责声明资料来源：高工智能汽车研究院整理3.3车载毫米波雷达商业模式分析分布式架构下，毫米波雷达供应商通常提供软硬一体的整体解决方案，包含毫米波雷达模组硬件和软件算法。主机厂和采用第三方雷达产品的Tier1通常无法解绑底层算法。这意味着，主机厂在事故发生后很难独立发现问题并进行修复，也无法更好推动数据闭环和快速智能网联领域日渐白热化的竞争环境，层出不穷的新方案与新供应商，促使主机厂逐渐深入算法战局。以蔚来为代表的一批自研能力强的主机厂，将逐步尝试基于基础的毫米波处话语权。未来毫米波的商业模式或将进一步细化，由纯整机产品交付向协同合作发展。毫米这类新型供应链合作体系的建设需要合作伙伴的深度协作。国内毫米波雷达企业由于更愿意与主机厂配合，提供部分定制化开发服务，如提供原始数据、配合域控制器做数据处理，未3.44D成像雷达市场需求及挑战25本报告内容仅供参考，请务必阅读正文后的免责声明.难以区分高处物体如桥梁、路牌和地面的障碍物.在多目标环境下，对目标的区分能力有限.静止目标易与地杂波掺杂，识别难度较大.静止目标易与地杂波掺杂，识别难度较大难以识别静态障碍物横向运动物体难以识别资料来源：专家访谈，高工智能汽车研究院整理L2以下时，驾驶员承担驾驶责任，智能驾驶系统感知对象是障碍物（机动车、两轮车、行手双脚被解放，驾驶责任逐渐向自动驾驶系统转移。这时，高阶辅助驾驶系统除了要实现对目标障碍物的感知，还要对周围环境进行感知和建模，实现360°感知，对传感器的可靠性要传统毫米波雷达>100个测量高处障碍物的高度，判断本车能否安全通资料来源：专家访谈，高工智能汽车研究院整理26本报告内容仅供参考，请务必阅读正文后的免责声明周边环境和目标信息输出，可以对驾驶环境中的静止/运动物体、高空/低矮物体都做出区分，信度。在行车场景中，4D成像前雷达的应用，可更好地实现传统毫米波雷达的基本功能（ACC、AEB），提升安全性和舒适性；同时对弱目标的判断准确性上要求提高，对正前方、远距离的弱目标精确感知，为智能驾驶系统提供冗余备份。4D成像角雷达对较远距离的目标、在宽波束的范围内进行感知和跟踪，弥补传统角雷达的弱点。例如自主泊车场景下，车库环境较复杂，空间狭窄，障碍物类型多，光线受限。超声波雷达探测距离近（5米左右无法成像雷达在分辨率上接近低线数激光雷达（16、64线与车载市场上的256线）仍有很大差距，不能形成对激光雷达的替代；作为智能驾驶的辅助传感器，4D成像雷达和激光雷达都是为了补齐摄像头的缺陷。在性能上，4D成像雷达和激光雷达各有优势。4D成像雷达在全天候全天时、测速、测距上能力更强，而激光雷达在测量精度、环境建模上驾驶整体方案的成本，这并非对激光雷达的替代。在高端车型应用上，4D成像雷达和激光雷27本报告内容仅供参考，请务必阅读正文后的免责声明第三、功耗高，散热难。收发通道多，数据计算量大，雷达功耗密度高，在有限的空间第五、需要验证的场景多，数据量大。4D成像雷达产品的可靠性与鲁棒性，需要经过一4.1车载毫米波雷达技术原理毫米波雷达系统可实现距离测量、速度测量和角度测量三大基本功能。车载毫米波雷达常用调频连续波(FMCW)雷达，其工作频率随时间做周期性线性变化，能测速和测距，适合做具体而言，测距方面，FMCW毫米波雷达通过发射天线发射电磁波，由接收天线捕捉目标反射的信号，测量发射信号和接收信号之间的频率差来确定目标的距离。毫米波雷达测距能力与发射功率、天线增益、物体反射截面积等因素有关。发射功率越大、天线增益越高、物体反射截面积越大，雷达能检测到的有效回波越强，测量距离就越远。距离分辨率与雷达信通过检测反射信号和发送信号的频率差，测得目标相对于雷达的运动速度。另一种方式是基于跟踪位置（角度进行微分得到速度。测速精度和速度分辨率都与信号时宽成反比。信28本报告内容仅供参考，请务必阅读正文后的免责声明毫米波雷达对目标角度的测量主要是通过并列的多个接收天线收到同一个目标反射回来的若干毫米波的相位差来确定目标的方位角计算。角分辨率的高低与天线孔径大小成正比。孔径越大，角分辨率越高。提升角分辨率可以从硬件和软件两个方面着手。在硬件上，增加4.24D成像雷达技术路线分析4D成像雷达利用更强大的硬件（增加前端物理通道数+后端的处理资源）和软件算法生成增加实体天线MIMO。代表厂商有大陆、博世、采埃孚、楚航科技、森等一众厂商。这种方案的优点在于射频前端多样组合，芯片方案成熟，可加快产品上市进程，是当前主流方案。但劣势在于雷达尺寸较大、功耗较高，信噪比较低，中频信号同步难度大，29本报告内容仅供参考，请务必阅读正文后的免责声明直接提供成像雷达芯片。代表厂商是Arbe、V势在于集成度高、体积小，顺应小型化趋势，可避免与成熟企业的直势，但该方案的研发难度比多片级联方案高得多，还需要解决天线密集布置、天线之间互相第三种方案是基于市场主流的车规级标准雷达芯片，使用虚拟孔径成像算法+独特天线设件提升角分辨率。优势是无需增添更多实体天线，也不需要显著增加雷达系统的成本、尺寸30本报告内容仅供参考，请务必阅读正文后的免责声明4.3车载毫米波雷达技术发展趋势车载毫米波雷达将向着高分辨率、低成本、小尺寸、低功耗的方向发展。由传统毫米波个分立组件，造成雷达尺寸较大，价格昂贵。后来发展到锗硅工艺，射频性能较好，集成度二、天线从微带天线向波导天线演进。微带天线由于其低剖面、低成本的特点而广泛应用于各种车载雷达上。但在毫米波频段，微带阵列天线馈电网络损耗较大，辐射效率较低。三、毫米波雷达由分布式雷达转向使用集中处理架构的卫星雷达。通过集中式架构，雷31本报告内容仅供参考，请务必阅读正文后的免责声明以及数据处理从毫米波雷达模组中剥离，转移进入域控制器中，利用域控制器芯片的计算能四、在雷达信号处理中，机器学习将成为提升的方向之一。集中式域架构下，4D成达输出的密集点云可以使用机器学习技术来训练雷达感知系统，帮助解决传统毫米波雷达无法克服的边缘检测、分类等难题。而机器学习的运用，必须在域控制器上配置适合于神经网络处理的计算单元。在下一代的域控制器产品中，安波福等厂家都已经将此项能力作为重点5.1博世筑技术四大领域，是德国最大的工业企业之一、全球最大的汽车零部件供应商、最早研究车载毫米波雷达的企业之一。博世在高级辅助驾驶和自动驾驶上拥有业界最为领先和完整的产32本报告内容仅供参考，请务必阅读正文后的免责声明图器器MMICMMICMMICMMICMMIC-角°-资料来源：公开资料整理，高工智能汽车研究院众、奔驰、沃尔沃、保时捷、本田、奥迪、福特、三菱、捷豹、路虎、Stellantis等国际品牌，以及吉利、上汽、一汽、长城、广汽、北汽、小鹏、比亚迪等自主品牌。合作车型超过从合作伙伴来看，在毫米波雷达领域，博世与GlobalFoundries、Gapwaves、几何伙伴等33本报告内容仅供参考，请务必阅读正文后的免责声明资料来源：公开资料整理，高工智能汽车研究院5.2海拉集团旗下公司。海拉专注于高性能汽车照明和汽车电子产品，其中，海拉在雷达领域拥有丰达市场第一的位置，在供应链成本控制、质量体系、应用场景的经验积累、34本报告内容仅供参考，请务必阅读正文后的免责声明和能力要求，可实现三种扫描和工作模式-近距、短距和中距模式。（3）采用模块化、可拓国内复杂路况的适应能力。海拉的角雷达产品在中国市场已经扎根多年，基于国内城市复杂此外，海拉也在进行雷达最新技术的研发，以进一步提高雷达性能。目前，海拉已经在式，可以更精确的检测和跟踪卡车、汽车、自行车和行人等物体，更准确识别和确定路边石、为了更快更好配合中国本土客户的需求，海拉也在加快面向中国市场的本土化部署。目前上海海拉电子工厂具备五百万只毫米波雷达的年产能，并同步启动了高度自动化雷达产海拉针对中国市场进行产品开发与创新，本土化的研发能力覆盖了雷达系统应用、底层和应用层软件开发、测试验证、整车集成和电磁仿真、整车性能标定等等关键环节，可为中35本报告内容仅供参考，请务必阅读正文后的免责声明摄像头、成像和雷达系统。在毫米波雷达方面，双方通采埃孚的中远程雷达的组合，建立一个新的全面系统解决统，向中国市场提供更多本地化的产品及技术解决方案。在此之前，海拉还资料来源：公开资料整理，高工智能汽车研究院5.3楚航科技频率段毫米波雷达的高级辅助驾驶（ADAS）和自动驾驶系统。公司总部位于南京江北新区，研发团队百余人，并在德国慕尼黑、上海等地设立子公司，在安庆、上海设有生产基地。公36