车载毫米雷达波——无人驾驶汽车之眼.pptx

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车载毫米雷达波无人驾驶汽车之“眼”中国中投证券有限责任公司研究总部2016年9月28日证证券研究券研究报报告告/行行业业研究研究电电子首席分析子首席分析师师：

孙远孙远峰峰（S0960516020001）参与人参与人：

耿耿琛琛（S0960115100022）张张雷雷（S0960116060029）张张磊磊（S0960116030023）中投中投证证券券电电子子团队团队，行，行业业趋势趋势热热点前点前瞻瞻解析解析系系列列之之十十三三1为为什么看好什么看好车载车载毫米波雷达？

毫米波雷达？

2车载车载毫米波雷达如何工作？

关毫米波雷达如何工作？

关键键技技术术有哪些？

有哪些？

3车载车载毫米波雷达有何毫米波雷达有何发发展展趋势趋势？

4国内外行国内外行业业差距及市差距及市场发场发展前景如何？

展前景如何？

5受益受益标标的有哪些？

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主要内容主要内容中投中投电电子子孙远孙远峰峰团队团队2车载车载毫米毫米”波雷波雷达达无人无人驾驶驾驶汽汽车车之之“眼眼中投中投电电子子孙远孙远峰峰团队团队汽车ADAS系统常用主要功能资料来源：

公开资料整理、中国中投证券研究总部AEB自动紧急制动AutonomousEmergencyBrakingACC自适应巡航AdaptiveCruiseControlFCW前向碰撞预警ForwardCollisionWarningLCA变道辅助LaneChangeAssistPDS行人检测系统PedestrianDetectionBSD盲点监测BlindSpotDetectionPA泊车辅助ParkingAssistanceLKA车道保持LaneKeepAssistLDW车道偏离预警LaneDepartureWarning无人驾驶=高级驾驶辅助系统（ADAS）+车联网（V2V/V2X/）AdvancedDriverAssistanceSystemsVehicletoVehicle/VehicletoX（外界）3车载车载毫米毫米”波雷波雷达达无人无人驾驶驾驶汽汽车车之之“眼眼中投中投电电子子孙远孙远峰峰团队团队美国高速公路安全局美国高速公路安全局关于无人无人驾驶驾驶阶段划分国国际际自自动动机工程机工程师师学会关于智能智能驾驶驾驶等级分类L0L1L2L3L4完全不具备自动驾驶功能。

具有预警类ADAS系统仍属于L0阶段。

1个或多个功能自动化。

且各项之间独立工作。

如具备ACC,ESC功能中的一个。

组合功能自动化。

至少两种功能自动化且能协同工作；如ACC,ELA,AEB同时工作。

限定环境下的无人驾驶。

在某些特定环境下，如高速、城市道路等实现自动驾驶。

任意环境下的完全无人驾驶。

单车智能与车联网技术已成熟，汽车完全自动驾驶。

L5完全完全自自动驾驶动驾驶L4高度自高度自动驾驶动驾驶L3有条件下自有条件下自动驾驶动驾驶L2部分自部分自动驾驶动驾驶功能功能L1辅辅助助驾驶驾驶功能功能L0无自无自动驾驶动驾驶功能功能目前绝大部分汽车处于L0L2阶段，即ADAS的应用普及阶段。

ADAS的普及和融合既能促进单车的智能化，同时也是完全无人驾驶实现的基础条件。

谷歌的无人驾驶汽车已经达到L3水平，各大整车厂在无人驾驶方面也正从L1阶段向L2以上阶段过渡。

资料来源：

NHTSA、中国中投证券研究总部2000年2015年L1L32025年2035年L4L5ADAS自动紧急制动AEB、主动巡航系统ACC、前向碰撞预警FCW、PA、LDW资料来源：

SAE、中国中投证券研究总部ADAS+V2X资料来源：

谷歌、中国中投证券研究总部完全自动驾驶ADAS的普及是未来无人无人驾驶驾驶实现的先行条件，是提高汽车主主动动安安全全性性能能的技术基础。

45车载车载毫米毫米”波雷波雷达达无人无人驾驶驾驶汽汽车车之之“眼眼中投中投电电子子孙远孙远峰峰团队团队多种传感器融合应用是未来必然趋势，毫毫米米波雷波雷达达将率先成为ADAS系统主主力力传传感感器器。

ADAS系统三大模块环境感知计算分析控制执行算法芯片电电电子子子制驱转传感器资料来源：

IEEE、中国中投证券研究总部毫米波雷达毫米波雷达是什么?

，汽车ADAS系统传感器性能对比动动向毫米波雷达是使用工作频段为30300GHz毫米波（波长为110mm）的雷达。

毫米波的波长介于厘米波和光参数/性能超声波雷达摄像头红外线激光雷达毫米波毫米波雷达雷达波之间，因此毫米波兼有微波制导和光电制导的优点。

同厘米波雷达相比毫米波雷达具有体积小、易集成和空间分辨率高的特点。

早期毫米波雷达主要应用于军事领域随着雷达技术的发展与进步，毫米波雷达传感器开始应用于汽车电子、无人机、智能交通等多个行业中。

常见的车载毫米波雷达工作频段为24GHz频段和77Ghz频段。

少数国家（如日本等）采用60GHz频段。

资料来源：

公开资料整理、中国中投证券研究总部成本很低适中适中目前很高目前很高适中适中探测角度120303015-36010-70远距离探测弱弱强一般强强强夜间环境强弱弱强强强强全天候弱弱弱弱强强不良天气环境一般弱弱弱弱弱弱强强温度稳定性弱弱强一般强强强车速测量能力一般弱一般弱强强路标识别XXXX6车载车载毫米毫米”波雷波雷达达无人无人驾驶驾驶汽汽车车之之“眼眼中投中投电电子子孙远孙远峰峰团队团队资料来源：

中国产业信息网、中国中投证券研究总部汽车ADAS系统传感器功能对比功能视觉传感器红外线激光雷达毫米波雷达毫米波雷达长距中短距BSD盲点检测LCA变道辅助LKA车道保持EBA电子刹车辅助TSP交通标志识别LDW车道偏离预警PA泊车辅助PDS行人检测系统NVS夜视系统FCW前向碰撞预警ACC自适应巡航AEB自动紧急制动长/中短距离车载毫米波雷达简介LRR长长距离雷达距离雷达SRR/MRR短短/中距离雷达中距离雷达窄带雷达宽带雷达覆盖距离可达280m覆盖距离达30/120m车速上限250km/h车速上限150km/h探测幅度窄探测幅度较宽空间分辨率一般为0.5m近距离精确度可达cm级常用于ACC自适应巡航即时监测车辆周围环境Bosch大大陆陆长距离短距离77GHz24GHz前向距离前向60m1-250m后向20m资料来源：

NXP、Bosch、中国中投证券研究总部车载车载毫米毫米”波雷波雷达达无人无人驾驶驾驶汽汽车车之之“眼眼中投中投电电子子孙远孙远峰峰团队团队毫米波雷达目前主要应用于中高端中高端车车型型，随着大众对汽车主动安全性能的认可度增加，ADAS相关产品将逐渐向低端车型普及。

完全实现ADAS各项功能一般需要“1长长+4中中短短”5个毫米波雷达。

目前全新奥迪A4采用5个毫米波雷达（1长+4短），奔驰的S级采用7个毫米波雷达（1长+6短）。

以自动跟车型（Stop&Go）ACC功能为例，一般需要3个毫米波雷达。

车正中间一个77GHz的LRR，探测距离在150-250米之间，角度为10度左右；车两侧各一个24GHz的MRR，角度都为30度，探测距离在50-70米之间。

AEB是最有实际意义的ADAS功能，未来会成为中高档汽车的标配，需要1个77GHzLRR。

奔驰S级采用7个毫米波雷达“1LRR+6SRR”，基本可实现各项ADAS功能；资料来源：

Benz、中国中投证券研究总部71为为什么看好什么看好车载车载毫米波雷达？

毫米波雷达？

2车载车载毫米波雷达如何工作？

核心工毫米波雷达如何工作？

核心工艺艺有哪些？

有哪些？

3车载车载毫米波雷达有何毫米波雷达有何发发展展趋势趋势？

4国内外行国内外行业业差距及市差距及市场发场发展前景如何？

展前景如何？

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主要内容主要内容中投中投电电子子孙远孙远峰峰团队团队8车载车载毫米毫米波雷达工作路径及功能波雷达工作路径及功能中投中投电电子子孙远孙远峰峰团队团队资料来源：

中国产业信息网、中国中投证券研究总部自适应巡航ACC前向碰撞预警FCW自动紧急制动AEB资料来源：

中国产业信息网、中国中投证券研究总部长距毫米波雷达LRR（77GHz）功能短距毫米波雷达SRR（24GHz）功能前向SRR功能后向SRR功能LRR与SRR/MRR结合应用ADAS系统中毫米波雷达工作路径简图天线天线收发开关接收机发射机信号处理器汽车控制电路汽车变速传感器汽车刹车制动器环环境感知境感知（毫米波雷达）计计算分析算分析算法芯片控制控制执执行行报警装置资料来源：

互联网资料整理、中国中投证券研究总部车车载载毫毫米米波波雷雷达达通过天线向外发射毫米波，接收目标反射信号，经后方处理后快速准确地获取汽车车身周围的物理环境信息（如汽车与其他物体之间的相对距离、相对速度、角度、运动方向等），然后根据所探知的物体信息进行目标追踪和识别分类，进而结合车身动态信息进行数据融合，最终通过中央处理单元（ECU）进行智能处理。

经合理决策后，以声、光及触觉等多种方式告知或警告驾驶员，或及时对汽车做出主动干预，从而保证驾驶过程的安全性和舒适性，减少事故发生几率。

9车载车载毫米毫米波雷达工作体制波雷达工作体制中投中投电电子子孙远孙远峰峰团队团队资料来源：

网络整理、中国中投证券研究总部根据辐射电磁波方式不同，毫米波雷达主要有脉脉冲冲体制体制以及连连续续波体波体制制两种工作体制。

车载毫米波雷达最常用的工作体制：

LFMCW线线性性调调频频连续连续波波工作方式脉冲体制（脉冲多普勒雷达）连续波体制CW恒频连续波FSK频移键控连续波FMCW调频连续调频连续波波特点多用于近距离目标信息测量；技术比较成熟；可探测目标速度；可探测移动目标的位置与速度信息；能同时测出多个目标的距离和速度信息，可对目标连续跟踪，系统敏感性高，错误报警率低；不易受外界电磁噪声的干扰；测量距离远，分辨率高；所需发射功率低；成本较低；信号处理难易程度及实时性可达到系统要求；测量过程简单，测量精度较高；探测时间短，精度高；当目标近距离时，脉冲收发时间短，不足需要采用高速信号处理技术，结构要求复杂，成本大幅上升；高分辨率需要占用较大带宽；不能测量距离不能同时测量多个目标发射功率限制导致作用距离近；零差型FMCW调频连续波LFMCW线线性性调频连续调频连续波波LFSCW线性步进调频连续波相位噪声性能较差,若收车载车载毫米波雷达最毫米波雷达最常用的工作模式常用的工作模式探测精度高，调制方式相对简单，后端处理相对复杂；FMCW与FSK模式联合使用，大大提高探发天线共用,还需要一个测精度、分辨率；环行器,使得收发通道的对基准频率源要求苛隔离度变差,而且增加了刻，增加了硬件设计成本；难度，简化了后端基带数字信号处理；两种体制毫米波雷达两种体制毫米波雷达电电磁磁波波辐辐射射能量能量简简图图脉冲体制雷达资料来源：

网络整理、中国中投证券研究总部连续波体制雷达资料来源：

网络整理、中国中投证券研究总部10调频连续调频连续波雷达系波雷达系统统工作原理工作原理中投中投电电子子孙远孙远峰峰团队团队FMCW毫米波雷达系统简图FMCW雷达系统主要包括收发天线、射频前端、调制信号源和信号处理模块等。

1.FMCW调制信号发生器经过压控振荡器（VCO）产生高频信号（GHz级别），一部分能量耦合输入混频器作为本振信号，另一部分能量经功率放大器（PA）由发射天线以电磁波的方式向空中辐射。

2.电磁波在空气中向前方传播过程中如遇到目标则会小部分反射，反射回来的回波信号被接收天线截获形成电信号。

3.回波信号经低噪声放大器（LNA）放大，与本振信号在混频器进行混频，输出一个较低的差拍频率（一般为MHz级别），差频信号含有目标和雷达之间的距离和相对速度等信息。

4.然后通过带通滤波器（BPF）放大滤波，A/D转换，对所得到的数字信号作FFT（快速傅氏运算），进行频谱分析，便可以获得目标和雷达之间的距离、相距离、相对对速度速度及方方位角位角等信息。

5.最后后经由控制电路做出危险状况的判断，向驾驶员发出预警，或结合环境情况对汽车做出主动干预。

资料来源：

互联网资料整理、中国中投证券研究总部资料来源：

互联网资料整理、中国中投证券研究总部FMCW毫米波雷达工作原理FMCW雷达有多种不同的频率调制方式，如正弦波调制、锯齿波调制、三角波调制等，不同调频方式的雷达硬件构成基本相同