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自动驾驶产业链梳理之 4D 毫米波雷达

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发布:laoxiang21 来源:
PostTime:9-8-2023 11:11
自动驾驶产业链梳理之 4D 毫米波雷达

以下为文章全文:(本站微信公共账号:cartech8)


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什么是 4D 毫米波雷达?
4D 毫米波雷达是传统毫米波雷达的升级版,4D 指的是速度、距离、水平角度、垂直高度四个维度。相比传统 3D 毫米波雷达,4D 毫米波雷达增加了“高度”的探测,将第四个维度整合到传统毫米波雷达中,这使得 4D 毫米波雷达 1)获取信息的维度更加丰富,可以测量俯仰角度,且角度分辨率可以达到 1 度左右;2)探测距离更长,最远探测距离可达 300 多米;3)目标点云更密集,可以形成点云成像级的输出,进而可以使用数据驱动的方式进行图像识别。总体而言,4D 毫米波雷达具有更佳的探测能力,更高的分辨率和精度,在人工智能技术的加持下,能够实现更加智能化的感知和跟踪,从而为自动驾驶、智能交通等领域提供更加可靠的数据支持。目前,特斯拉 Hardware4.0 或将从纯摄像头的视觉方案回归到 4D 毫米波雷达的视觉方案,国内的上汽飞凡 R7、飞凡 F7、深蓝 SL03 都已经搭载了 4D毫米波雷达,4D 毫米波雷达正在成为自动驾驶系统传感器的“明日之星”。

4D 毫米波雷达相较于传统毫米波雷达多了俯仰角信息,在性能上可替代低线束激光雷达。相比于传统的 3D 毫米波雷达,车载 4D 毫米波雷达在工作时,除了能够解算出目标的距离、速度、水平角信息,还能解算出目标的俯仰角信息,进而可以提供汽车周围的环境信息,能够避免窨井盖、路肩、减速带所产生的虚警现象,在性能上可以替代低线束激光雷达。传统毫米波雷达点云数量少,且没有俯仰信息,4D 毫米波雷达增加了俯仰信息和更多的点云数据,可以勾勒出物体轮廓,便是成像。得益于能够提供目标的高度信息,捕捉到汽车周围目标的空间坐标和速度信息,4D 毫米波雷达还能够提供更加真实的路径规划、可通行空间检测功能。



4D 毫米波雷达有望成为纯视觉与激光雷达高阶配置中间的高性价比可选方案之一。

4D 毫米波雷达作为冗余的传感器,造成车企成本的刚性提升,会首先应用于价格价高的车,随着成本的下降再向低价车渗透。针对 L3 及以上的高等级自动驾驶,4D 毫米波雷达与激光雷达互补协同是未来的发展趋势。未来,4D 毫米波雷达及激光雷达的成本随着量产均有望大幅度下降,而激光雷达由于工作原理带来的先天优势目前很难被其余传感器所取代。针对 L3 及以上的高等级辅助驾驶,4D 毫米波雷达短期仍无法取代激光雷达,未来的产业趋势是冗余设计彼此协同。

4D 毫米波雷达是最经济、稳定的车载雷达“标配方案”,有望对传统毫米波雷达、低线激光雷达形成替代,与高线激光雷达形成互补,后续或将在各类车型中持续放量。与传统产品相比,4D 毫米波雷达突破了静止识别、横向移动检测、高度识别、相邻物区分和隐藏车辆探测等局限。与激光雷达相比,4D 毫米波雷达部分性能指标已与其接近,还能更好弥补激光雷达速度、距离测量能力和受恶劣天气和环境影响的不足,但成本仅为其十分之一。软件定义汽车方面,4D 毫米波雷达可提供更丰富数据和可靠方案以支持自动驾驶。未来随着射频芯片方案逐步升级,成本实现稳步下降,4D 毫米波雷达有望复刻 3D 毫米波雷达成本下探节奏,实现渗透率快速提升。

PART 01
市场规模

预计今年国内4D毫米波雷达市场规模9亿,25年81亿,三年近10倍增长,2030年国内规模449亿。

1) 汽车销量:根据公安部 2022 年 3 月数据,我国千人汽车保有量约为 210 辆,距离发达国家每千人四百辆的汽车保有量仍有差距。叠加经济复苏等宏观因素向好,预测2022-2030 年中国新能源汽车销量的 CAGR 为 20%;整体汽车销量的 CAGR 为 2%,维持低个位数增长。

2) 智能驾驶:乘用车 L2 级辅助驾驶将成为标配。考虑到 L3 级以上级别自动驾驶所面临的法规、权责、以及技术长尾问题,我们预测 2025 年之前,辅助驾驶配置向 L2/L2+级别升级(ADAS)将是大规模商业化落地的主要方向。具体而言,预计 L0/L1 级车型将向 L2 升级,L2 以下级别渗透率将由 2021 年的 71.6%下降到 2030 年的 29.3%,而 L2 级别智能驾驶渗透率将由 2021 年的 28.4%上升至 2030 年的 59.9%,L3 及以上级别智能驾驶取得一定的突破。

3) 4D 毫米波雷达:受汽车智能化趋势的影响,预计 2030 年中国 4D 毫米波雷达市场规模有望达到 449 亿元。



PART 02
数字接口板及结构件

传统毫米波雷达市场集中度较高,传统 Tier 1 厂商几乎垄断市场,在 4D 产品方面布局较快。从传统毫米波雷达的竞争格局来看,截至 2022 年底,TOP3 分别是博世、大陆、安波福,CR3 达 67.1%,CR6 达 94.9%。大陆、采埃孚、安波福三家均有产品在 2021 和 2022 这两年实现量产。



技术革新下的产品能力或成为核心竞争力,4D 毫米波雷达的市场竞争者主要有三大类。有大陆、采埃孚、安波福等传统 Tier 1,有Waymo、Mobileye 及华为等科技巨头,还有Arbe、傲酷、森思泰克、纳瓦电子、几何伙伴等诸多初创公司。从产品角度看,高分辨率雷达的 2025 年自动驾驶车用市场规模为 20 亿美元,市场竞争要相对 4D 毫米波雷达更激烈(参与者更多、市场空间更小),同时,高清成像提升了对视觉处理器的要求,英伟达、Mobileye 和 Ambarella 为三个主要头部竞争者。
国内厂商方面,多家整机/整机方案供应商已发布机型/取得订单。国内毫米雷达波厂商依托原有技术积累、产业合作,有望深度受益产品迭代下成本降低和量产趋势。从国内公司行业进展来看,其多已发布 4D 毫米波雷达样机并与国内车企达成合作。主要整机厂商包括经纬恒润(Arbe 合作协议),威孚高科(Arbe 合作协议),楚航科技(国产初创公司),联合光电(4D 毫米波雷达研发中)。



PART 03
国内整机/整机方案供应商

经纬恒润:是中国领先的高级驾驶辅助系统一级供应商。2022 年其被山东日照港选中,将向其提供基于 Arbe 芯片组的感知雷达。该雷达已经部署在中国一汽的卡车以及无人搬运车上,为车辆提供了自动驾驶能力、高级感知和真正的安全性。首批搭载 Arbe 芯片组的卡车将在山东日照港开始运营,未来预计会拓展至更多港口。

威孚高科:中国汽车市场的知名生产厂商,是中国汽车零部件三十强企业。基于 Arbe 芯片组制造的完整系统进入测试送样阶段,交付后将进行道路测试。计划于 2022 年底实现全面量产。威孚高科是 Arbe 在中国的合作企业。
联合光电:布局全资子公司发力智能驾驶业务,具备 4D 毫米波雷达供应能力。公司于 2019年成立全资子公司中山联合汽车技术有限公司,重点开拓智能驾驶领域业务,专注于该领域相关产品(如车载镜头、毫米波雷达及相关产品、车内投影及 AR-HUD 相关产品等)的研发、设计、生产、销售等。截至 2023 年初,公司的毫米波雷达及相关产品、AR-HUD 相关产品、车内投影产品已获得多家新能源汽车厂商定点。目前的毫米波雷达产品品种有角雷达、车路协调雷达、车内生命体征探测雷达、4D 毫米波雷达等。
楚航科技:第六代雷达方案已经成形,预计 2025 年左右落地,在第六代雷达的研发布局上,楚航科技与华为是国内唯二两家走在前面的企业。产品发展趋势上看,第六代雷达迭代的主要方向是缩小体积、降低成本,以及提升性能。在下一代产品上,楚航科技会与合作方做芯片定制化开发。
华域汽车:市场上最早一批可量产的成像雷达的公司之一。公司 4D 成像毫米波雷达实现对友道智途相关项目的小批量供货。正在基于恩智浦 S32R45 平台开发 4 片 MMIC 级联 4D毫米波雷达,这一雷达可以达到 350 米的距离,水平和俯仰实现 1 度和 2 度的分辨率,FOV可以进一步扩展到正负 75 度,盲区可以进一步缩小。

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