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        4D毫米波雷達:成本能到激光雷達1/10、遠期市場450億的智駕感知層技術路線丨黃金眼
        來源:全景財經作者:全小景2023-12-06 20:30

        填補3D毫米波雷達巨大缺陷的4D毫米波雷達,有望在智駕時代率先實現規?;慨a上車。

        01、4D毫米波雷達是什么?

        4D毫米波雷達改善了3D毫米波重大缺陷,是智駕感知層技術路線的一支。

        實現汽車智能駕駛需要感知層、決策層、執行層三大核心系統的高效配合,其中感知層通過傳感器探知周圍的環境,目前市場上主流的汽車智能駕駛感知系統包括視覺感知、超聲波感知、毫米波感知、激光感知等技術路線。

        分支毫米波雷達是通過天線發射調頻連續波(FMCW),利用反射回波與發射波的時間差可計算出目標距離。此外,毫米波雷達可也基于多普勒原理,通過發射與反射信號的頻率差異可以精確測量目標相對于雷達的運動速度,進一步通過多目標檢測與跟蹤算法實現多目標分離與跟蹤。

        多普勒效應示意圖 資料來源:中國科普博覽網

        目前主流毫米波雷達主要功能為測角、測距與測速,故也稱之為3D毫米波雷達。此前特斯拉Auto Pilot就是由3D毫米波提供運算支持,但是3D毫米波雷達固有的缺陷為無法測量物體高度,從而使其不能識別前方靜止物體是否會對車輛通行產生影響。

        除此之外,3D毫米波雷達另一個缺陷是信噪比太低,存在大量誤測。當視覺感知結果與3D毫米波雷達的結果發生沖突的時候,通常會屏蔽掉后者,這或是特斯拉Auto Pilot出現多次事故的原因。2021年5月,特斯拉宣布為北美市場制造的Model 3和Model Y將不配備毫米波雷達,Auto Pilot將由攝像頭系統提供運算支持。

        4D毫米波雷達相比傳統雷達,增加了俯仰角的測量信息,并且角度分辨率可達到亞度(<1°)級別,能夠通過輸出大量的測量點清晰地呈現出目標障礙物的輪廓。4D成像雷達也能通過神經網絡技術,根據呈現的點云圖像信息,對道路的使用者和障礙物進行目標檢測及分類,可在最遠300m處檢測、區分、追蹤多個靜止和移動的目標。此外,4D成像雷達在前前車剎車,防止連續追尾以及大光比、惡劣天氣等場景下能夠保持較好的性能。

        資料來源:NXP官網

        02、為什么要關注它?

        相較于激光雷達,4D毫米波雷達也擁有不可替代的優勢,加之成本優勢,是有望率先實現規?;慨a上車的技術路線。

        雖然在點云密度與質量方面,4D毫米波無法與可達到幾十萬甚至百萬點云密度的高線數激光雷達相提并論,其短期難以做到1°以下的角度分辨率,也無法比擬百線激光雷達水平與垂直角度分辨率可達到的0.1-0.2°。

        但其未來在分辨率上或可逼近16-64線的激光雷達,而且與攝像頭和激光雷達相比,毫米波雷達受天氣影響較小,惡劣天氣條件帶來的環境污垢或水滴折射不會影響雷達工作;同時,4D毫米波雷達能夠穿過前方障礙物探測到激光雷達無法探測到的前前方障礙物;最關鍵的是,4D毫米波雷達擁有很大的成本優勢,根據與非研究院披露的信息,激光雷達成本價格在1000美元左右,而4D毫米波雷達成本可以達到約為激光雷達的1/10。

        資料來源:飛凡官網、鳳凰網

        基于毫米波雷達、激光雷達有各自不可替代的優勢,因此兩者未來有更有可能是互補關系,目前特斯拉Hardware4.0或將搭載4D毫米波雷達,上汽飛凡、深藍SL03都已搭載4D毫米波雷達。

        并且短期考慮低階輔助駕駛對傳感器性能的要求較低、主機廠的降本壓力較大,4D毫米波雷達或將率先實現規?;慨a上車。

        03、市場有多大?

        近年來,汽車智能化發展改革不斷推進,毫米波雷達已廣泛應用于汽車的ADAS系統。根據智研咨詢的數據,2021年我國毫米波雷達出貨量已達2000萬顆,同比增幅超40%。市場規模方面,我國毫米波雷達市場規模由2018年的31億元增加至2021年的69億元,其中汽車領域市場規模為56億元。

        隨著自動駕駛級別的提高,4D成像雷達將在各級別自動駕駛方案中均得到更多應用。根據Arbe的預測,4D毫米波雷達將于2024年在歐洲與北美市場L1-L4級別自動駕駛車型中開始列裝。市場規模方面,根據Yole預測,4D毫米波雷達2021年-2027年復合增長率將達到48%,而4D成像雷達CARG將達到109%。

        中國市場方面,根據高工智能汽車研究院預測,2023年中國乘用車前裝市場4D成像雷達的搭載量有望突破百萬顆,到2025年4D成像雷達占全部前向毫米波雷達的比重有望超過40%。

        德邦研究所測算,以4D前向雷達采用四級聯方案,4D角雷達采用單芯片方案,價格給予5%年降為前提。毫米波雷達配置方案方面,參考ittbank披露的信息,L1等級的車將配備1個4D毫米波前向雷達,L2等級的車將配備1個4D毫米波前向雷達與兩個4D角雷達,L3及以上選擇配備1個4D毫米波前向雷達與6個4D角雷達的方案,推算出到2026年,國內4D毫米波雷達市場規模有望達到87.5億元左右。

        國內4D毫米波雷達市場預測 資料來源:佐思汽研、太平洋汽車、焉知汽車公眾號等,德邦研究所

        華泰研究則認為,預計2022-2030年中國新能源汽車銷量的CAGR為20%;整體汽車銷量的CAGR為2%,維持低個位數增長。同時,乘用車L2級輔助駕駛將成為標配,L2級別智能駕駛滲透率將由2021年的28.4%上升至2030年的59.9%,L3及以上級別智能駕駛取得一定的突破。受汽車智能化趨勢的影響,2030年中國4D毫米波雷達市場規模有望達到449億元。

        04、相關企業有哪些?

        毫米波雷達硬件成本結構主要為算法+射頻前端+信號處理芯片+高頻PCB板,其中算法成本占比約為50%,射頻成本占比約為25%,信號處理芯片成本占比約為10%,高頻PCB板成本占比約為10%。

        毫米波雷達結構 資料來源:焉知汽車公眾號、ittbank

        目前國內上市企業中,碩貝德是一家專業從事移動通信行業,以無線射頻技術為核心的高新技術企業,公司布局了4D毫米波雷達波導天線產品,并且該產品已于2022年獲得客戶認證,開始小批量階段,公司有望持續受益于汽車智能化浪潮催動下4D毫米波雷達市場的持續擴容。

        生益科技是國內覆銅板龍頭,深度布局了毫米波雷達PCB材料,在毫米波雷達方面,公司已擁有適用于77Ghz汽車毫米波雷達的PTFE類型產品mmWave77和PPO體系的mmWaveG材料,目前公司下屬控股的生益電子已向客戶提供包含4D雷達產品在內的多種高級輔助智能駕駛PCB產品。

        世運電路也是國內PCB行業領先企業之一,在新能源領域經過多年布局,目前已實現對特斯拉、寶馬、大眾、保時捷、小鵬、奔馳等多家品牌新能源汽車的供貨。目前包含高頻高速汽車遠程雷達PCB、汽車輔助駕駛和自動駕駛77GHz毫米波雷達和4D高精度毫米波雷達PCB在內的部分新產品已處于打樣或小批量供貨階段。

        PCB領域內還有滬電股份,其應用于4D車載雷達,自動駕駛域控制器,智能座艙域控制器,車載網關等領域的產品已實現量產,公司汽車PCB業務下游客戶包括博世、大陸、特斯拉等。

        汽車電子龍頭企業經緯恒潤自主研發的4D毫米波成像雷達通過擴展MIMO體制的發射和接收通道數,構建了48路發射和48路接收通道,大大提升雷達信息獲取能力,雷達探測距離達到350m,可實現方位向1°和俯仰向1.5°的真實孔徑分辨率。此外,根據Arbe公開信息,經緯恒潤于2022年向Arbe定購了34萬個雷達芯片組,供2023年和2024年的項目應用。

        威孚高科于2021年已在國內成立了雷達制造廠,基于Arbe的技術和OEM客戶的個性化需求開發雷達系統。目前公司4D毫米波雷達產品目前處于技術研發和市場應用快速發展階段,已獲取市場干線物流定點項目,正積極尋求項目合作。

        從事光學鏡頭、光學元器件研發的聯合光電主要產品包括車載鏡頭、毫米波雷達、AR-HUD相關產品等,已獲得比亞迪、蔚來、吉麥、江淮等多家汽車廠商定點。目前公司已儲備了4D毫米波雷達的相關技術,現取得一定的研發成果并出樣品,現處于持續研發和業務拓展過程中。

        此外還有華域汽車,其4D成像毫米波雷達實現對友道智途相關項目的小批量供貨;保隆科技2021年底開始布局4D毫米波雷達研發,目前現在還處于優化調試階段;長電科技面向客戶提供4D毫米波雷達先進封裝量產解決方案。

        資料來源:各公司官網、浙商證券研究所

        責任編輯: 高蕊琦
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