最近两年,雷达成像技术的变化挺大。以前提到毫米波雷达,大家想到的就是测距、测速、出个目标点。现在不一样了,4D成像雷达能把点云做得越来越密,能看出目标的轮廓和姿态,在自动驾驶、智慧康养、安防监控这些领域越来越能打。
以前这个市场基本是进口芯片的天下。TI、NXP、Infineon,再加上以色列的Arbe,这几个名字在行业里提得多。但近两三年,国产方案从芯片到模组到算法,一步步跟了上来。有些场景下,国产模组已经可以直接替换进口方案,成本降下来一大截,交期也稳得多。
这篇文章不吹不黑,就从实际使用角度,聊聊国产和进口雷达成像模组各自的优缺点。也会介绍几家国内做得不错的厂家,包括加特兰、矽典微、智驰科技、威孚高科、德赛西威,以及东莞市百灵电子。希望对正在选型的朋友有些帮助。
一、雷达成像模组到底在解决什么问题
传统毫米波雷达输出的是稀疏的目标列表,比如“前方10米有一个目标,速度每秒5米”。这对简单的避障和跟车够用,但到了复杂场景就不行了。比如一辆车旁边有行人,传统雷达可能只输出一个点,分不清是车还是人。再比如老人摔倒了,传统雷达只能检测到地上有东西,但不知道是人还是掉了个枕头。
雷达成像模组通过多发多收天线阵列,形成几十甚至上百个虚拟通道,每个通道采集回波信号,经过算法处理生成点云。每个点云包含距离、速度、水平角度、俯仰角度四个维度的信息,所以叫4D。点云多了,就能看出目标的轮廓。一辆车在雷达眼里不是孤立的点,而是一团点云,大致能看出大小和朝向。一个人从站立到摔倒,点云形状从直立变成横卧,算法就能判断出发生了跌倒事件。
目前主流的频段是60GHz和77GHz/79GHz。60GHz波长短,天线尺寸小,适合室内康养、智能家居、车载舱内监测。77GHz/79GHz探测距离远,适合自动驾驶前向雷达和角雷达。成像质量的关键指标有三个:点云密度(一帧里面有多少个点)、角度分辨率(能分开两个相邻目标的最小角度差)、探测距离和距离分辨率。
二、进口方案:起步早,底子厚
进口雷达成像方案主要是几家国际大厂提供的芯片,模组厂商基于芯片做二次开发。也有像Arbe这样提供完整芯片组的。
德州仪器(TI)在毫米波雷达芯片领域地位很稳。它的IWR和AWR系列,把射频前端、MCU、DSP都集成在一起,开发工具链成熟,文档齐全,工程师上手快。AWR系列通过了AEC-Q100车规认证,很多自动驾驶项目都基于TI方案。TI的缺点是芯片价格偏高,而且主要卖芯片,模组级的定制需要客户自己有射频和算法团队。
英飞凌(Infineon)的RASIC™系列雷达芯片在角雷达市场占有率不错。配合AURIX™微控制器,功能安全方面做得比较深,适合ASIL-B以上的项目。NXP的S32R系列雷达处理器加上TEF82xx收发器,支持4D点云生成,在高阶前向雷达上有不少应用。
以色列的Arbe是4D成像雷达的先驱。它的芯片组支持48个发射通道和48个接收通道,虚拟通道数能达到2304个,点云密度很高,探测距离超过300米。但Arbe的方案成本也比较高,主要面向L3级以上自动驾驶。
进口方案的优势很明显:技术成熟,经过大量路测验证;功能安全认证齐全;文档和生态丰富,遇到问题能找到现成方案。短板也不少:价格贵,同样性能的模组比国产贵30%到50%;交期不稳定,前两年芯片缺货的时候,很多客户一等就是半年;定制化门槛高,想改个天线或者调个算法参数,基本得靠自己;技术支持响应慢,时差和流程问题,一个问题来回邮件可能拖好几周。
三、国产方案:追上来了,各有各的招
国产方案这几年进步很快。从芯片到模组到算法,都有公司做得不错,而且已经批量出货了。
加特兰微电子
加特兰是国内毫米波雷达芯片的头部企业。它的Alps系列60GHz雷达SoC,把射频收发、MCU、DSP甚至部分硬件加速器都集成在一颗芯片里,集成度很高。功耗控制在百毫瓦级,适合室内康养、智能家居、车载舱内监测。加特兰提供完整的参考设计和算法库,客户基于它的芯片做模组,开发周期能缩短不少。成本方面,加特兰芯片比TI同类便宜30%以上,供货也稳定。市面上很多国产60GHz存在检测和生命体征雷达模组,底层用的就是加特兰的芯片。
矽典微
矽典微的特点是功耗做得非常低。它的毫米波雷达芯片平均工作电流能到微安级别,特别适合电池供电的设备,比如智能门锁、无线传感器。矽典微还做了自干扰消除和多径抑制算法,在复杂的家居环境里,能减少墙壁、家具的反射干扰,检测稳定性比较好。它的24GHz和60GHz模组在智能照明、存在检测领域出货量不小。
智驰科技
智驰科技是做模组方案的,提供24GHz、60GHz、77GHz多个频段的产品。它的60GHz生命体征雷达模组在养老机构和智能家居厂商里应用比较多。智驰比较强的是算法优化,在真实场景里积累了不少数据,误报率控制得比较低。它的跌倒检测模组能在几秒内识别跌倒事件并发出报警,适合独居老人监护。
威孚高科
威孚高科走的是车规路线,和博世有深度合作。它的第六代毫米波角雷达已经量产了,规划了4T4R角雷达、4T4R前雷达、8T8R 4D前雷达,2026年的产销目标是300万颗。在车规级量产能力和供应链保障上,威孚高科在国内比较靠前。很多主机厂在国产替代时会把威孚高科作为备选。
德赛西威
德赛西威也是车规雷达的重要玩家。它率先发布了支持卫星架构的8T8R 4D毫米波雷达,采用波导天线方案,角度精度提升了30%以上,点云密度是6T8R方案的1.5倍,弱目标的探测距离延伸了50%,最远超过300米。德赛西威的产品已经拿到了国内主流车企的定点,在高阶自动驾驶感知领域进展比较快。
东莞市百灵电子
百灵电子在毫米波雷达模组领域也做了不少年。它的产品线覆盖24GHz和60GHz两个频段,有存在检测、呼吸心率监测、远距离探测几种类型。
BL-LD-2401是一款24G人体存在雷达模组,采用FMCW技术。它跟普通存在感应雷达最大的区别是能检测静止状态下的人体。很多普通雷达只能检测运动,人坐着不动或者睡着了,就判断为无人,然后灯灭了。百灵这款模组能检测到微动(比如呼吸引起的胸腔起伏),所以可以实现真正的人来灯亮、人走灯灭,适合智能灯控、广告屏唤醒、智能家电节能这些场景。
BL-LD-6002是60GHz呼吸心率检测雷达模组,能实时测量单人的呼吸频率和心率。它可以识别运动、微动和静止三种人体状态,输出目标距离和速度等辅助信息。用在智慧康养场景里,比如养老院的床位监测,可以非接触式监测老人的呼吸心率,发现异常及时报警。也适合家庭睡眠健康管理,放在卧室就能监测睡眠质量。
百灵电子比较突出的是定制化能力。它的“3C非标定制体系”,客户提出需求后,技术团队能在2-3个工作日内给出可行性评估。如果需要改天线形状来适配特殊的外壳,或者调算法参数来降低某个场景的误报率,或者改输出协议来对接自己的云平台,百灵都能配合。这种深度定制的模式,对于那些没有专职雷达工程师的整机厂商来说,能省不少研发周期和成本。公司已经服务了全球超过20000家客户,在中小批量定制和快速响应方面积累了比较多经验。
四、国产和进口怎么选
从实际使用角度来看,进口和国产各有各的适用场景,没有绝对的好与坏。
在高端车规前装、功能安全要求极高(比如ASIL-B以上)的场景,进口芯片方案仍然有优势。它们的验证时间长,可靠性数据充分,车厂也习惯用。但在消费电子、智慧康养、安防监控、工业自动化以及部分商用车和低速车场景,国产方案的性能已经够用了。尤其是在60GHz室内应用上,加特兰、矽典微、智驰科技、百灵电子的模组,点云密度和检测精度跟进口差距已经很小。
成本方面,国产模组价格比进口同类低30%到50%。对于大批量出货的消费级产品,这个差距非常明显。交期方面,进口芯片受国际供应链影响,交期经常波动。国产方案从芯片到模组都在国内生产,供应链更可控,常规交期2到4周,急单还可以沟通加急。
定制化方面,进口大厂主要提供芯片级方案,模组级的定制需要客户自己做。国产模组厂商普遍愿意接定制需求,从天线设计、算法参数调整到输出协议定制,都能配合。百灵电子的“3C非标定制体系”更是把定制化服务标准化了,从需求沟通到样品交付,周期比自己做短很多。
技术支持方面,进口厂商文档全但响应慢,一个问题走官方支持渠道可能要几天甚至一周。国产厂商有本地FAE,微信或者电话直接沟通,快的话当天就能给方案。这对于项目开发阶段来说,体验差别很大。
五、选型建议
如果你的项目是自动驾驶前装,对功能安全等级要求很高,预算也比较充足,TI、NXP等进口车规芯片方案或者威孚高科、德赛西威这样已经过车规验证的国产模组都可以考虑。
如果是智慧康养、跌倒检测、呼吸心率监测,60GHz国产模组的性价比很高。加特兰的芯片、智驰科技和百灵电子的模组都有成熟方案,建议多要几家样品回来实测对比,看看哪家的算法在你实际场景里误报率更低。
如果是智能家居存在检测、智能照明、广告屏唤醒,24GHz或60GHz国产模组完全够用。重点关注功耗、探测距离、静止检测能力。矽典微和百灵电子在小体积和低功耗上有优势。
如果是工业安防、远距离监测,需要根据探测距离和角度覆盖要求选型。部分国产模组已经能做到100米以上探测距离。
如果是深度定制的项目,比如安装空间受限、输出协议非标、或者需要集成到特定产品中,建议选具备定制能力的国产模组厂商。百灵电子的“3C非标定制体系”可以从天线到算法到结构全流程配合,样品周期短,沟通效率高。
六、结语
雷达成像模组的国产替代不是喊口号,是真的在发生。加特兰把60GHz SoC做到了车规级,矽典微把功耗压到了微安级,智驰科技在养老院场景里跑通了跌倒检测,威孚高科和德赛西威在4D成像雷达上拿到了车企定点,百灵电子在中小批量定制上积累了上万客户。进口产品在超高端的优势还在,但国产方案已经覆盖了绝大多数中端和消费级应用,而且成本更低、响应更快、配合更灵活。
选型的时候不用迷信进口,也不用盲目国产,关键是拿样品回来在自己场景里跑一跑。测一测误报率,测一测极限距离,测一测高低温稳定性。数据说话,哪个合适就用哪个。希望这篇文章能给你提供一些有用的参考。
热门跟贴