【微讲座速记(上)】基于24GHz毫米波雷达传感器的配置方案以及成本控制

发表于 讨论求助 2019-07-09 09:16:23

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第四讲 | 周坤明:3个月客户数量10倍以上增长的毫米波雷达产品方案



地点:微讲座信群直播


主题:毫米波雷达的开发与应用技术


讲师:周坤明 纳雷科技总经理


周坤明

原华为IT产品线高级营销经理。于2016年4月起负责纳雷科技有限公司整体运作,带领纳雷科技3个月完战略制定和市场布局;在汽车领域毫米波雷达打造1+4方案,在民用雷达界被称为一批新的“黑马”。

纳雷科技

聚焦毫米波雷达,2012年1月18日,公司专注于从事毫米波智能传感器和雷达系列产品的研发、生产和销售,目前市场已经有10多个产品在售,客户覆盖汽车电子、无人机、智能交通、安防等领域。

引用中信汽车近日发布的智能网联行业报告中的介绍来做个介绍:

毫米波雷达国产化即将实现,但目前较为成熟的产品仅有湖南纳雷和厦门意行的24GHz中短距雷达。



讲座内容提炼

  1. 毫米波雷达的市场前景

  2. 24G和77G毫米波雷达的性能对比

  3. 24G和77G毫米波雷达的市场应用情况

  4. 毫米波雷达国内产业发展的现状

  5. 纳雷基于24GHz毫米波雷达的1+4解决方案

  6. 24GHz毫米波雷达的行业应用

  7. 大家最关心的——研发投入


以下为微沙龙讲座的演讲实录+PPT:

 

周坤明:各位网友,大家好!今天我们讲一下毫米波雷达,今天讲24G,77G以后再安排专题进行讲座。今天时间比较紧,准备的不是特别好,希望大家多多原谅。今天讲一下纳雷毫米波雷达ADAS方案,纳雷科技成立于2012年到现在将近4年的历史,在4年中从天线设计到整个产品化,过程当中也经历了很多曲折,走过不少弯路。今天跟大家分享一下24G毫米波里面关键的产品进度、包括遇到的一些困难,再回答大家的一些问题。


当前主流汽车采用国外毫米波雷达传感器,对自主可控的研究迫于眉睫。从左图可以看到现在国内的现状,国内稍微高端一点的汽车采用毫米波雷达,特别比如像红旗、吉利等等都采用这种雷达,包括24G的雷达也很多厂商在使用。从右图可以看到,雷达目前整个是被海外的巨头控制着,首先看到大陆,博世、海拉,海拉24G的出货量估计超过600万片,出货量相对比较大。国内来看,国内还没纳入整个全球雷达统计的范畴,但这两年起步的较快,各个雷达厂商统计不会低于20家。

为什么做毫米波雷达?毫米波雷达是智能汽车上不可缺少的关键部件,特别是在全天候的情况下,也是不可缺少的一个传感器,包括能够测试距离、速度、方位、角度的传感器。另外核心的部件现在好多有些时候都买不来,国外雷达购买时很多是把其他的部件打包一起销售,单独的成本低,整体购买成本相对比较高。从技术角度来看,目前主要是掌握在国外的手里面。

从这里一张图可以看到,国内厂商已经突破核心技术,国产化指日可待。从左上角的图是中信证券的分析,从中可以看到,目前来讲国内的一些厂商,如华域、厦门意行等等已经开始推出相关的设备,相关的产品。特别是厦门意行聚焦里面的芯片设计,在24G上取得了不小的成功。右边的图我想引用一句话,也是佐思和中信证券的分析结论,“国内厂商已经突破了核心技术,国产化指日可待,目前较为成熟的产品有纳雷科技和厦门意行。”为什么说把纳雷纳到非常重要的位置来?实际上纳雷在国内相对走的比较早一点,特别是24G的雷达已经出现批量的供货,纳雷目标市场主要还是在几大领域,包括无人机领域应用,汽车领域,还有安防等其他领域的应用。纳雷科技有将近4年的发展历程,摸索过程中走了很多弯路,但在雷达这块走的相对比较靠前,特别是在天线这块推出了将近20多款的视频天线在市场上进行销售。

随着雷达的发展,国内来看雷达又是下一个风口,可以预见到一些投资。从目前雷达的分布情况来看,往往分布在高校、研究所集中的地方,像深圳这类的地方核心技术相对比较少,分布也较少。主要原因是雷达是基础性的研究,摸索周期比较长,需要长时间积累。

介绍一下24G和77G的对比。

今天主体是24G,77G也是目前大家相对研究重点投入的对象。在24G上有几点,主要应用车后方应用,在前方和侧向也有使用。77G是汽车前向的主流方向,一般是相互搭配的。24G在应用范围来看,全球超过150多个国家开放24G频段。77G相对比较少,国内这两年也在加速布局,在上个月车联组织的会议上也在讨论77G频率的问题,到底定多少,77或者79、81等等这类的讨论。国家的标准讨论的结论有可能在明年年底结论会出来,在过程当中,从国家层面来讲怎么引导国内传感器的发展是重点也是难点。目前77G主要集中在国外的手里面,包括24G很多技术也是集中在国外人的手里面。国内在这块来讲,除了靠我们自主研发之外,国家通过标准层面也在做一些积极的引导,估计明年会有实际的动作,对77G促进有很大的帮助作用。

对比24G和77G的市场应用情况。

24G应用于BSD、LCA、后向穿越车辆报警、开门辅助、后方碰撞预警、前向车辆报警。特别是BSD,国内开始在一些十四五万以上的中高档的汽车上安装BSD方案了。说到应用,在24G海拉仍然是老大的位置。在77G主要应用于前向防碰撞、自动巡航、制动AEB系统。使用情况来看,仍然是24G标定上比较容易,77G的比较复杂。

从24G应用场景来看,根据相关的标准和要求对24G的频段划分,可以提高国内车辆道路行车安全,工业和信息化部将24.25和26.6G频段划为短距离车载雷达设备的使用,满足电子设备对无线电频谱之间的要求。77G国内也在讨论制定标准,目的是希望牵引我国在这方面的发展。77G标准什么样,可能要等到明年才能真正看到一个结果。

毫米波雷达国内产业发展面临的问题。

从产品和标准情况来看,目前国内的产业链尚未成熟,仍然有很多路要走,在国外雷达已经走了几十年的历史了,国内起步是近两年,特别是2015年和今年投入的厂商较多。

从整体来看,人才和经验不足仍然是很大的挑战,比如说需要丰富的雷达系统和毫米波射频设计的经验和能力。一些集中在研究所和军方的雷达里面,另外就是在国外厂商的手里面,导致了这方面人才比较缺少。

投入相对比较高,设备需要从国外购买,特别是测试设备,还有一些生产设备。我们做过一些经验,可以供大家分享。比如说一条24G生产线投入至少千万以上,有时候可能更高。关键是投入以后能不能使用,能不能产生价值还未可知。目前国内在这块批量生产发挥生产线的价值还是有比较大的挑战。

生产设备需要定制。这些设备生产的时候往往不像标准的器件有标准的生产设备,生产设备好多标准需要定制,花费高的原因在这里。生产线如果说全了,所有成本加起来更高,甚至几千万都有可能。生产设备是批量生产的试制、测试、校准,包括测试设备,标定、材料分析等等都需要相关的设备。目前缺少77G的生产和工艺,国内生产加工77G工艺相对比较少,只集中在很少的厂家手里面。国内产业链环境还有待于提升。

最后,开发周期相对比较长。一般一款毫米波雷达开发周期要到12个月以上,是指从设计、算法稳定到最后使用,12个月有一定基础去做,如果没基础,从刚开始去摸索,估计周期会更长。还要稳定周期,有的时候可能长达将近两年。为什么时间这么长?可能刚设计的时候,通过静态的测试,动态的测试,上车测试,还有各种复杂的环境下测试,对一些厂商和企业来讲是投资巨大的。

毫米波雷达传感器的方案,从目前使用情况来看,我们推进的方案是主流的1+4方案,构成一个高级辅助驾驶一套比较好的方案。后面两个检测后方,比如说BSD、变道辅助等雷达使用。前向为什么还要加两个,前段时间特斯拉出一个事件,特斯拉在配备的时候只有一个前向的雷达,在这个事件当中如果前向配置两个短距的雷达,有一些短距雷达和长距雷达互补,有可能减少这种事件的发生甚至避免。


这是我们主推纳雷辅助驾驶的方案,目前业界主流的高级辅助驾驶方案,首先是硬件配置,一个长距离雷达加四个短距的,构成整个基础。还需要相关的视觉,加上超声波雷达,多传感器融合。对数据特征进行提取,比如说360环境感知,在100米范围内的目标检测位置、速度、角度这些信息,对信息的提取。提取以后要进行数据融合,比如说运动目标、跟随算法、地图融合,高精度地图融合以后,最后一步就构成车辆控制,控制里面构成算法构成和汽车底盘的控制。

在算法控制这块,一般业界有两种,一是基于因为好多车厂协议是不开放的,控制要产生机械性的控制,对机械性控制国内也有一些厂商在做。二是如果车的协议开放了,电动车发展相对比较快的话,在这种情况下对车直接进行控制,这种情况可能更好,也许以后的发展就是对车直接的底盘控制,可能是未来高级辅助驾驶重要的方案。


重点介绍一个使用安装位置BSD,目前使用量相对比较大,包括在国内很多车已经使用了,特别是后向防碰撞,因为超声波的距离太短,需要更长的距离进行后向防碰撞、盲点检测这类的应用。主要还是靠后端的雷达,一般使用和车身控制系统是相对独立的系统,后端有车或者有人的时候,在左边的后视镜上面有提醒,比如说倒车或者开门的时候,这个灯会闪。

讲到前面的方案,今天主体是讲24G,24G也有一些雷达的配备方案,比如说前向和后向,前向在24G方案上也有相关比较成熟的方案,前向是基于CAR150的方案,最大的测试距离乘用车达到100米左右,在一些城市道路上的车已经够用了。同时配置短距雷达CAR70。,目前CAR70采用主流的1发2收的方式,CAR150采用多发多收的方式,这个主要是考虑精度要求相对比较高,距离上进一步保障。采用这两种方案,基本上能构成基础的辅助驾驶方案,但这种方案使用的时候,要有一个底盘开放到协议上,能控制最好了,如果单独作为机械控制,不是特别好的一个方案。

今天网友的提问,国内有没有毫米波雷达进行批量的,把一张照片贴到这里,这个是纳雷科技做的基于后向雷达批量产品的图片,纳雷已经在24Ghz有批量出货了。

为什么用毫米波?

毫米波主要特点能够穿透像烟雾、灰尘的能力,具有体积小、集成化程度高,感应灵敏等特点。第二个特点就是可以实现全天候、全天时应用,这也是其他传感器所不具备的。比如说在雨天、大雪天气下,可能毫米波雷达是非常不错的选择。


纳雷毫米波雷达产品特点。

我们看到毫米波雷达批量化图片,可以看出几个特点,要求极致可靠,极致性能,极致简化,实现算法和规格灵活定制

极致可靠要符合IP67的标准,特别是宽温的标准,第二测量距离,能够达到0.5-200米,达到业界主流要求的标准。刚才看到24G的可能达不到200米的要求,但我们77G设计规格是达到的。另外目标数也是要求相对比较高,最高能达到32个目标。


第三,极致简化,看到有一些天线设计,因为有一些厂商是不具备天线射频设计能力,是从外面购的。纳雷具备天线设计能力,从刚才的图可以看到,天线和信号处理是一个板子上来处理的,有好多厂商是进行分离的,这样对节省空间有非常大的帮助。


最后,国内在做毫米波雷达还有非常大的优势,就是实现算法和规格灵活定制。在这方面我们在国内碰到比较多,特别是车使用标定的时候,每一种车辆每一个客户可能就会存在定制的要求。像博世等海外一些厂商一样存在这种定制,当然他们定制非常高昂的,但纳雷这块相对比较好控制。


我记得有一个客户应用,对定制这块要求非常高,而且客户又急着想去测试使用,这种情况怎么办?当时我们一个算法工程师连夜给他进行算法调试,在这种情况下,这种支持力度可能还只有国内厂商能够实现,在海外的厂商可能实现不了的,当然这个也是国内竞争力提升的重要标准。特别是随着国内电动车往无人驾驶发展的,比如说像BAT、乐视进入,对这一类的定制以后要求会更多。所以在这块对于国内发展来讲,这也是非常利好的条件,所以我认为国内发展前景还是非常好的。


在纳雷的网站也看到毫米波雷达的布局和战略,纳雷毫米波雷达布局主要是基于毫米波聚焦24/60/77GHz,在毫米波雷达传感器上有几个独立的射频芯片具有设计能力和信号处理能力,当然这两个是融合一起的,最后到自研的毫米波。目前特别在射频天线这块的能力,纳雷因为推出的产品相对比较多,在国内具有领先的水平,当然在国际上来讲也算是不错的,我们做了一些对比测试。

毫米波雷达的行业应用。

在纳雷的战略里面聚焦六大行业,包括无人机、汽车、安防、工业、交通、智慧照明。特别是在智慧照明这块,随着中国推出“互联网+”、“中国制造2025”发展思路来看,特别是智慧城市发展相对比较快,我们做过一个实验,通过将雷达安装在路灯上,这种节能效果是很显著的,特别在一些路段,如冬天能效能降低53%,实际上对于一些应用两年可能已经回本,现在在国内有一些城市已经开始布局。

在交通领域这块相对比较成熟,像国外有测流量的,测速的,特别是卡口,国内在这块也有一些厂商去做,目前国内有一定的积累。

在工业应用可能更广泛,比如替代以前的红外感应,包括液位计,在工业领域的机器人,工业机器人的应用纳雷已经有比较多的案例。主要是全天候场景下的使用,整个雷达来讲,国内市场非常大,但是需要长时间的积累。

特别重点讲一下SP25,SP25这款低功耗的传感器,最大作用距离能达到30米,是1发1收的,这款产品非常好,可以用到智能感应的比如城市的照明上,以及用到无人机、机器人、车辆。特别讲一下车辆这块,因为这款成本比较低,我们的目标是替换现有的高端超声波雷达,大家知道超声波雷达目前一般的作用距离是5米,高一点的10米距离已经了不起了,但是在这款雷达能达到30米,所以SP25在这方面有一个巨大的市场。

谈谈毫米波雷达的研发投入。

做毫米波雷达有个问题,这个成本到底高不高?非常高。首先看微波暗室这一套配备基础的设施,目前虽然用的不多,但还是少不了的设备,少则几百万,高则上千万,数千万的投入。为什么国内在这块有好多厂商在做,但是没有做大,这也是一方面原因。

还有其他的测试导轨、反射器这类相对比较小的仪器。第三个大头比如说矢量分析仪、频谱分析仪、信号发生器、高速示波器等等这类应该也是相对非常大的,更别说生产线了。

 所以国内在毫米波雷达发展来讲,还是希望大家团结起来共同开发市场,纳雷也是非常对外开放的,包括和合作伙伴共同开发。纳雷在这块积累了将近4年多的历程,特别在天线基础设计能力上有非常多的积累,大家可以进入Nanoradar.cn网站上去看,天线这块相对是非常多的。欢迎国内合作伙伴一块合作,天线设备能力如果缺失,可以在天线进行合作,进行信号处理开发,这也是非常不错的模式。目前我们可以达到每天800片的生产量,在国内这个生产线已经是相当大了。设备的材料,包括振动测试、高低温测试,设备也是投入巨大的一块。

今天讲了这么多内容,有些讲的不足地方希望大家进行指正,希望以更加开放的态度跟业界一块把中国毫米波雷达市场做起来,做到自主可控。合作空间非常大,希望合作伙伴一块包括厂商,共同把中国市场做大。谢谢大家!



本次微讲座的问答环节速记内容将在明天发送。

欢迎大家关注。


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