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发布日期：2022年01月10日
1、行业简介
毫米波雷达，是在毫米波波段（30GHz-300GHz频域、波长为1mm-10mm的电磁波）工作的探测雷达。车载毫米波雷达工作流程可分为环境感知、计算分析和控制执行。首先，毫米波雷达利用天线向外发射毫米波，通过目标反射信号处理实现感知汽车车身周边物理环境信息。其次，基于感知到的环境信息进行目标追踪和识别分类，同时结合车身动态信息进行数据融合处理。最后，根据计算分析结果进行合理决策，以声、光等多种方式告知驾驶员或主动控制汽车状态，以保证车辆行驶过程的安全性和舒适性。
车载毫米波雷达工作原理简图
全球范围内，车载毫米波雷达行业大致可划分为三个发展阶段：技术研发阶段（萌芽期）、技术产品化阶段（成长期）、产品规模化应用阶段（成熟期）。
萌芽期：20世纪60年代至70年代末，德、美、日等发达国家开始研制能为驾驶员提供事故警示的装置，汽车防撞雷达概念初步形成，这个阶段产品技术性能指标、功能还没有系统化和标准化，加上集成电路技术刚刚起步，微波理论水平低，因此技术产品化程度不高。
成长期：20世纪80年代至90年代，得益于集成电路技术的广泛应用和迅猛发展，车载毫米波雷达产品的功能和性能有了较大提高，同时日美欧发达国家相继启动的智能交通系统发展计划，也是车载毫米波雷达在这个时期快速发展的驱动力之一。
成熟期：20世纪90年代中期以来，毫米波雷达开始应用于汽车自主智能巡航控制系统，同时单片微波集成电路、天线和信号处理等技术的发展使毫米波雷达在体积、可靠性和成本方面有了更大的改善，车载毫米波雷达进入了规模化应用阶段。
我国在车载毫米波雷达领域起步较晚，行业发展滞后于欧美日本。早期有一些高校和研究院所开展相关研究，如东南大学、广西大学、中科院上海微系统研究所、中科院电子研究所、上海无线电设备研究所等，但并未实现技术的产品化和商业化。2013年，24GHz车载毫米波雷达产品进入中国市场。2014年至2016年，众多创业公司成立，专注于于车载毫米波雷达产品相关业务。2017年以后，国产24GHz毫米波雷达产品开始量产出货，各企业的77GHz产品也陆续定型。
车载毫米波雷达应用简图
资料来源：麦姆斯咨询、清华大学微电子研究所、中金公司研究部
2、频段的规范和规划
雷达频段代表的是发射电磁波频率范围，由电磁波谱性质可知，电磁波频率越高，其波长越短，带宽越宽，相应分辨率及精准度越高，绕射能力越弱，同时穿透率越高，传播损耗大，传输距离短。反之，电磁波频率越低， 其波长越长，带宽越窄，相应分辨率及精准度越低，绕射能力越强，同时穿透率越弱，传播损耗小，传输距离长。因此，频段选择对车载毫米波雷达性能有重要影响。
从国际上看，2005年至2013年，日美欧的车载雷达频段主要集中在23GHz-24GHz、60GHz-61GHz和76GHz-77GHz三个频段，频段使用不统一在一定程度上制约了该产品的大规模应用。2015年世界无线电通信大会讨论决定，将77.5GHz-78GHz频段划分给无线定位业务，以支持短距离高分辨率车载雷达的发展，车载雷达正式获得了全球统一频率划分。
我国无线电管理部门始终比较重视车载毫米波雷达的频率划分工作。早在2005年，原信息产业部就发布了《微功率（短距离）无线电设备的技术求》，将76GHz-77GHz频段规划给了车辆测距雷达使用。工信部于2012年发布了《关于发布24GHz频段短距离车载雷达设备使用频率的通知》，将24.25GHz-26.65GHz频段规划用于短距离车载雷达设备。
基于现阶段的制造技术水平，能够量产出货的车载毫米波雷达频段集中在24GHz和77GHz。24GHz雷达的波长更长，因而传输距离更长，但其角度分辨率太低，尽管传输距离长却无法承载更多的信息，故24GHz雷达无法准确辨别所在车道信息。77GHz雷达相比24GHz雷达的波长更短，分辨率和精准度更高，尽管绕射能力越弱、损耗大，但穿透率高、探测距离更远。不管是高级辅助驾驶系统还是自动驾驶系统，对信息的识别精度都有比较高的要求，中期来看在车载雷达频段上77GHz将逐步替代24GHz。
近年来的频段划分政策也推动77GHz雷达成为车载雷达的主流方向。欧洲电信标准化协会和联邦通信委员会对24GHz频段进行了限制，规定2022年1月1日以后相关频段将无法在欧洲和美国使用。2021年12月，工信部发布的《汽车雷达无线电管理暂行规定》提出，将76-79GHz频段规划用于汽车雷达，自2022年3月1日起，停止生产或者进口使用24.25G-26.65GHz频段的汽车雷达。
3、产业政策
十三五以来，政府制定了了一系列产业政策支持毫米波雷达行业发展，但直接针对该行业的产业政策较少，中央部委级层面发布的相关政策如下表所示。
4、产业链
车载毫米波雷达行业产业链上游为硬件和软件算法供应商，硬件主要有射频前端（典型企业有ST Microelectronics、NXP、意行半导体、问智微电子、清能华波、岸达科技、加特兰电子等）、数字信号处理器（典型企业有安森美、德州仪器、Renesas、Infineon等）、天线（典型企业有罗杰斯、生益电子、沪电股份等），软件算法供应商主要提供后端算法（一般由中游企业自行开发），产业链中游是从事毫米波雷达生产企业（典型企业有博世、大陆、安波福等），下游是汽车整车厂商。
车载毫米波雷达行业产业链简图
5、市场规模和格局
我国每年汽车销售量约为2000万辆，交通运输部公路科学研究院相关专家表示，到2025年，控制类辅助驾驶功能在营运车辆中实现中等规模应用，市场渗透率达到40%以上。未来L3+级别自动驾驶需要配置2颗中长距离毫米波雷达，加6颗角雷达，假设车载毫米波雷达单价按300元/颗计，则到2025年车载毫米波雷达的市场规模约为：300×8×2000×40%=192亿元。国际大型车载毫米波雷达制造商已具备近40年的技术和工程经验积累，竞争优势显著。因此，现阶段车载毫米波雷达市场目前主要由Tier1厂商占据，其中短距离毫米波雷达主要市场份额由维宁尔、大陆、海拉、安波福、法雷奥构成，长距毫米波雷达主要由博世、大陆、电装、安波福构成。
国内乘用车短距毫米波雷达市场格局
资料来源：佐思汽研，民生证券
国内乘用车短距毫米波雷达市场格局
资料来源：佐思汽研，民生证券
6、主要趋势
技术方面，高频化、智能化、协同化是车载毫米波雷达的主要趋势。目前77GHz产品正逐渐成为主流，部分企业已开始79GHz毫米波雷达研究。毫米波雷达相比其他传感器分辨率较低，无法辨识行人和对周围障碍物进行精准的建模，因此各主要企业都在进行智能化创新，通过AI等技术实现对物体的发现、识别、跟踪和分类，进一步提高探测精度。未来自动驾驶汽车对安全性要求极高，毫米波雷达是自动驾驶汽车感知系统的重要组成部分，为弥补其功能缺陷，进一步加强与激光雷达、车载摄像头等感知部件的协同配合，共同对车辆周围环境数据进行收集、处理、分析、输出，达到保障行车安全的目的也技术发展趋势。
市场方面，国内车载毫米波雷达市场目前主要被欧美品牌占据，国产车载毫米波雷达厂商尽管已经能够逐渐量产出货77GHz产品，但要成为汽车主机厂的合格供应商仍将面临较大挑战，还需要强化其在射频线路设计、高良品率工艺、供应链稳定性等多个方面的能力。77GHz产品单价已经降至300元/颗，显示出广阔的市场前景，同时集成电路产业的快速发展也使国内产业链安全可控度持续提升，国内厂商未来有望进一步提升市场份额，推进国产替代进程。
参考文献：
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[2]王金明，刘宇，贾宁.车载毫米波雷达产业发展[J].汽车与配件，2019，15：54-55.
[3]王芳，陈海进，陈蓉芳.多传感器时代，融合之路正开启—汽车电子行业系列报告之感知篇[R].民生证券，2021：14-17.
[4]陈昊，杨晓宇，彭虎.毫米波雷达：技术升级，拥抱智能化又一春[R].中金公司，2021：4-7.
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