车载毫米波雷达技术原理、产品演进及发展背景介绍

毫米波雷达技术最早用于军事领域。

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 近距离测量，有较高的测量精度。

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 号的有效带宽成反比，测距精度与信号带宽和信噪比成反比。

毫米波雷达对目标速度的测量通常通过两种方式来实现。一种方式是基于多普勒原理， 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 号波长越短，测速精度和速度分辨率越高。

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 天线的数量。使用 MIMO 技术，利用多发多收的天线布局形成的虚拟孔径阵列，进而提高角分 辨率。在软件上，通过 AI 算法增加虚拟通道数。傲酷推出虚拟孔径成像技术（VAI）+独特天 线设计，在硬件成本、尺寸、功耗、体积不变的条件下，极大提升角分辨率。

2.车载毫米波雷达产品演进

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 渐进入民用领域。汽车毫米波雷达传感器的研究始于 20 世纪 60 年代，德国、日本、美国的 公司相继投入资源研究汽车雷达防撞系统。1999 年，梅赛德斯-奔驰率先在 S 级轿车上引入基 于77GHz毫米波雷达的ACC系统，开创了车载毫米波雷达在乘用车上应用的先河。与此同时， 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 性能提升、成本进一步下降，汽车毫米波雷达大规模量产装车。

智能驾驶等级的提升，推动系统更复杂、功能更强大的毫米波雷达研发。2015 年前后， 大陆、博世推出第四代雷达，在上一代毫米波雷达只能输出距离、速度、方位角信息基础上， 增加俯仰角度测量，但俯仰角分辨率较低。2021 年左右，大陆、博世、采埃孚等厂商推出 4D 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， “成像”则代表点云密度提升，各维度（速度、距离、角度）分辨率的提升，可以有效解析 目标的轮廓、类别、姿态、行为。4D 成像雷达弥补了传统毫米波雷达的弱点，推动毫米波雷 达从目标探测升级对周边环境的识别感知，带动毫米波雷达进入高分辨率时代。

2.车载毫米波雷达行业发展背景

（1）汽车智能驾驶渗透率逐年提升，潜在市场空间大。 智能驾驶行业正处于 L2 级自动化迈向 L3 级自动化的过程中。2022 年，国内乘用车新车 L2 及以上级别辅助驾驶渗透率 29.31%，较去年同期增加 11.54 个百分点。接近 L3 级自动化 的 NOA 开始出现，渗透率 1.10%。2023 年 6 月，工信部表示支持 L3 级及更高级别的自动驾驶 功能商业化应用。预计在智能驾驶相关上路法规的支持下，L3 级别有条件自动驾驶乘用车将 逐步落地。

（2）智能驾驶程度提升，带动毫米波雷达需求提升。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 放。

（3）多传感器融合感知方案成为主流 。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 力，提升系统准确性和鲁棒性，互补不同传感器的优劣势，多传感器融合感知方案成为行业 共识。ADAS 感知配置以摄像头为主，毫米波雷达作为冗余，带激光雷达的方案逐渐增多。融 合方式上从目前的后融合向更具优势的前融合演进。

（4）毫米波雷达自主供应商迎来国产化替代市场机遇期 。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 达厂商迎来国产化替代市场机遇期。当前，一批国内毫米波雷达供应商凭借高性价比、合作 开放性、个性化服务等优势，打破了国外汽车零部件巨头的垄断，切入国内自主品牌供应链， 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 程度将逐步深化。