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博世/大陸“大舉壓境”,77GHz毫米波雷達“中國戰役” | GGAI原創

2018-09-28 14:16:48 root 7823

隨著ADAS市場滲透率快速提升,核心零部件的毫米波雷達市場需求也進入快速上升通道。

近日,博世第四代中距離雷達MRR4在武進工廠成功舉行國產下線儀式,這樣標志著博世在中國本土第一個中距離雷達的成功下線。

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截止到2016年,博世底盤控制系統已向全球市場供應超過一千萬個毫米波雷達,可支持實現如ACC自適應巡航,預測性緊急制動系統等駕駛輔助功能。


特別是在中國市場上,截止至2017年11月,搭載著博世駕駛員輔助系統的自主品牌量產車型已多達30個以上。


一方面是傳統Tier1巨頭加快中國本地化量產,另一方面則是加大長距離雷達的技術研發。據外媒報道,大陸集團的第五代近程及遠程雷達傳感器已經宣布預計于2019年實現量產。


新一代傳感器不僅性能更強,還能基于可擴展模塊化原理及階段函數功能,迎合車企多變的產品要求及電力電子(electrical-electronic,E/E)架構。


這款大陸的遠程雷達的最大探測距離高達300米,其開啟角(opening angle)為±60°,但要視具體的性能要求而定。


而近程雷達可輕松實現精確停車功能,該功能的實現尚屬首次。此外,該近程雷達還能提供盲點探測、變道輔助或倒車側方盲點監視系統。


此前,博世汽車官方表示,隨著第一個中距雷達在本土實現國產,以及不久前成功實現國產化的多功能攝像頭、立體攝像頭及環視攝像頭,博世駕駛員輔助系統中國區已實現所有駕駛員輔助系統傳感器的國產化進程。


未來,作為在自動駕駛系統中不可或缺的雷達傳感器,還將為更高等級的自動駕駛功能在中國市場落地起到關鍵的作用。

 

博世的雷達技術

 

《高工智能汽車》查詢資料,了解到博世此次量產下線的MRR4雷達,傳感器具有三個發射器和四個接收器通道,工作在76-77GHz頻段,可滿足標準的汽車雷達系統應用。


其上一代產品的工作張角(aperture angle)可達±45度,能探測遠達160米的物體。憑借小型化設計(采用英飛凌的扇出RF器件),該雷達系統很容易被集成到汽車中。

 

MRR雷達系統集成了兩個電路板,包括博世、飛思卡爾和意法半導體的電路。RF電路板使用混合PTFE/FR4基板制作非對稱結構,并配有平面天線。


系統采用英飛凌77GHz的SiGe單片微波集成電路(MMIC)用作高頻發射器和接收器。這兩個RF裸片采用由英飛凌研發的嵌入式晶圓級BGA(embedded wafer level BGA)、扇出晶圓級封裝(Fan-Out Wafer Level Package)。


相比傳統的24GHz雷達傳感器,博世77GHz雷達傳感器功能更加強勁,目標識別率是前者的3倍,測速和測距精準率提高了近3~5倍。新型77GHz傳感器采用SiGe技術,高集成度與簡易設計使得傳感器體積更小、重量更輕,從而可以隱蔽地安裝在車輛保險杠或水箱上。


新型傳感器通過CAN和Flexray界面與汽車電子系統進行連接。和傳統24Ghz雷達傳感器相比,新型傳感器不僅外觀更為小巧,而且價格更為經濟。

 

博世早在2013年就已經推出了中距離雷達,用于3.5噸以上的新注冊重型商用車型,因為歐盟在2013年11月規定對這類車型強制安裝自動緊急制動系統(AEBS)和車道偏離警告系統(LDWS)。

 

中距離雷達一般是指是測距在150米左右,應對的是速度在120km/h以下的場景,按照這個距離剎車可以應對緊急情況。長距離的是在200米以上,這些性能指標目前已經被主機廠視為標準化的產品要求。

 

77GHz國產化起步

 

這兩年隨著ADAS在新車型滲透率的提高,市場對AEB(自動緊急制動)、ACC(自適應巡航)等更加高級的主動安全功能需求也越來越旺盛。另一方面,L3、L4高等級的自動駕駛對傳感器的性能也提出了更高要求。


此前,一直被認為是技術難度和成本原因而市場表現平平的77Ghz毫米波雷達,正在成為ADAS的標配和L3級及以上自動駕駛系統的低成本方案的選擇之一。


此前,博世占據了全球車載毫米波雷達的全球前三甲份額,其中又以77Ghz的毫米波雷達為主。目前,博世針對77Ghz的毫米波雷達,拿出了MRR,LRR兩個系列,分別對應中距離和長距離探測,其中LLR的最新一代產品LRR4最大探測距離超過200米,可以讓汽車在160公里的時速下使用ACC功能。


由于77GHz的雷達的波長更小,其電磁波產生的電磁輻射電磁線路加工工藝以及精度都有很高的一個水平。以天線為例,采用微帶陣列天線它需要直接印刷在微波印制板的表面,由于極高的頻率和極小的波長,使得在設計之中任何一個參數的偏離,引入的指標變化比24GHz的效益更為明顯。

 

印制板的接電場數、板材物理尺寸、印制限寬等任何一個參數,都會導致信號傳輸特性的一個改變,造成功率的下降,天線方向度一個偏差,以及等效輻射功率的下降等指數參數的一個惡化。


同時,更高的頻率對設計要求更高,在極高的頻段需要更加充分考慮到各個器件的參數細微變化帶來的各種效應。所以說整個的設計,這種極高頻段對于天線的裝配,天線加工的精度等等提到了一個很高的水平。


目前,市場上正在使用的毫米波雷達頻段有24GHz、76-77GHz,主要應用于開門輔助、后方碰撞預警、車輛報警、防碰撞、自動巡航等系統,但此前76-77GHz主要是國外供應商占據絕對市場份額。近年來,國內有很多初創公司開始涉足77GHz毫米波雷達的研發。


木牛科技是國產77GHz毫米波雷達的突圍企業之一,公司成立2年,從成立伊始主攻無人機領域,并在取得了無人機行業雷達的技術領先后,于2017年9月正式發布3款領先的下一代77G汽車毫米波雷達產品,為ACC、AEB、BSD、LCA以及自動駕駛提供配套產品和完整方案。


其中,一款Kanza77的遠距離毫米波雷達,使用下一代77GHz RFCMOS技術,最大帶寬2GHz,最大作用距離220米。使用強大信號處理算法和運算平臺,可定制性極強。


一款T-79的中短距離毫米波雷達使用79GHz RFCMOS技術,最大帶寬4GHz,最大作用距離80米,距離分辨力可達5cm,且性價比極高。這兩款雷達完全滿足現有乘用車、商用車市場需求。


按照計劃,木牛科技計劃年底實現77GHz產品的測試和迭代,同時建設工廠,明年實現量產,產品已經在給全球首批客戶進行小批量的測試。


業內人士透露,77GHz國產雷達的原材料供應,包括芯片,已經基本不存在太大的問題。國外芯片商現在已經支持了國內企業采購,國內企業唯一存在差距的地方是生產檢驗的基地,以及產品的測試。


目前,國外芯片商類似于飛思卡爾已經向國內開放,只不過需要授權給相關企業。他們會通過實際考察企業,檢驗其是否具有設計、量產能力。2016年的時候,國內只有五家廠商獲得了授權,但到現在已經有更多的企業獲得了相應的資格。

 

雷達廠商類似于二級供應商,需要跟Tier1對接。主機廠零配件國產化的需求清晰,會首先選擇在功能上滿足要求的供應商,然后相互合作,給予優化測試的時間,但要求會比較高。


國內企業存在的問題是測試的場景并不豐富,導致獲得不了主機廠信賴,難以獲得前裝的訂單。本月初,77-81GHz毫米波雷達外場試驗在合肥舉行,這也是我國車用高頻雷達首次進行外場測試。蕪湖森思泰克參與了此次實際道路場景的測試驗證。


目前,國內相關主管部門正在進行先進車用測距雷達的正式頻率,產品無線電型號核準技術指標(不符合指標或未測試的雷達產品嚴禁進入中國市場)的籌劃工作,國家工業和信息化部委托車載信息服務產業應用聯盟開展77-81GHz毫米波雷達無線電頻率技術研究測試工作,以確定頻率和各項技術指標。


國產77GHz雷達量產難題

 

目前,國內主機廠要大量使用某個部件,應該要經過2年左右的測試試驗期,作為主動安全的傳感器——毫米波雷達更不例外。


到目前為止,國內廠商只是可以提供樣機對接測試,功能性算法測試基本還未開始。上述業內人士表示,還沒有聽說哪家已經捆綁到某個車系做算法功能性的試驗、測試,更復雜的測試更是還看不到。


一般公司如果跟主機廠簽訂量產合同,中間會有16個月左右的產品匹配的周期,這個產品匹配周期是必不可少的。


從產品客戶需求的凍結,到與伙伴ECU接口的開發,到系統的性能的一個匹配,到10萬公里的一個長距離適應性路試,到系統的精調以及后端下線檢測設備的一個開發,所以說供應商要完成整整16個月時間的匹配周期。


其次,國內外廠商差距主要在于產品對交通和汽車場景和工況的理解,以及算法的積累與成熟度的問題。隨著跨國零部件巨頭加快毫米波雷達的國產化和高端產品的市場導入,對國內剛處于初創期的眾多自主品牌確實存在一定沖擊。


蘇州豪米波科技CEO畢欣告訴《高工智能汽車》,對于國內毫米波雷達廠商而言,2019年實現量產是一個比較正常的速度。


目前,符合車規級量產的芯片目前國內供貨渠道還有問題,77GHz芯片在明年三季度才有可能批量供貨。另外,77GHz量產生產與測試也是未來一兩年內77GHz雷達產業化的主要問題。


而蘇州豪米波科技則選擇另一條捷徑。


近日,蘇州豪米波技術與某日本供應商簽署《戰略合作協議書》,共同研發可量產的駕駛輔助系統(ADAS),其中就涉及到77GHz毫米波雷達產品的合作。


根據協議內容,蘇州豪米波將提供現有的24GHz中距離雷達產品與ACC,AEB, LDW&LKA(車道保持)等ADAS集成控制算法,日本供應商提供77GHz遠距離雷達和單目相機的傳感器組合與一體機。


畢欣透露,公司算是第一批實現24GHz毫米波雷達量產的國內廠商,但在實現10K級的批量量產生產線過程中也面臨著不斷優化的問題。


本次合作中,蘇州豪米波提供的24GHz中距離雷達已經獲得了2018年底前裝SOP訂單,可實現BSD、LCA、RCTA(后方橫向交通告警系統)、DOW(開門預警)等功能。公司年產5~10萬臺的毫米波雷達產線正在建設之中。


對于77GHz國產化的進程,有業內人士表示,2019年應該是比較現實的。但2018年應該是部分廠商具備量產狀態(包括廠房、儀器設備、硬件定型、元器件渠道通暢等等),算法完善以及和裝車的匹配試驗路還很長。


同時,作為ADAS系統的核心傳感器之一,多傳感器融合和控制算法的研發主要依賴經驗積累和參數調整。按照蘇州豪米波的此次合作計劃,整個過程需要把系統放到各種疑難場景和邊緣場景中進行測試。


按照計劃,預計到2019年,蘇州豪米波和日本供應商的合作會有產品化落地的消息。屆時面市的整套系統將包括攝像頭、遠中距離雷達、整車集成控制,以整體打包的形式向汽車行業供貨。系統可將LKA、ACC、AEB等多個功能集成,達到SAE L2+的水平。


業內人士告訴《高工智能汽車》,2018-2019年國內ADAS市場會是大力發展的一年,對未進入產業鏈的創業公司而言,會出現一些公司的整合和并購。在此背景下,有實力的公司將會擁有更多的機會。

 


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