作為ADAS及自動駕駛的重要傳感器之一，毫米波雷達一直以來在短中長距三種應用場景中佔據主導地位。但同時，毫米波雷達產業鏈也在想方設法拓展應用範圍。
一方面，毫米波雷達在提升分辨率和增加機器學習能力，成像雷達是其主要發展路線之一。目的是在低成本的L3方案中，替代激光雷達的可能。同時，分辨率的提升，更有利於與攝像頭實現像素級的融合。（點擊閱讀《毫米波雷達“攻堅”：啃下“高分辨率”這塊硬骨頭》）
另一方面，角雷達應用的興起，使得毫米波雷達產業鏈廠商嘗試開發超短距離（USRR）產品方案，替代傳統的超聲波傳感器，用於泊車、AEB及近距離盲點監測，同時開拓座艙內應用的可能性。
如果說，成像雷達是升維與激光雷達競爭，那麼超短距雷達就是降維替代超聲波傳感器。一升一降之間，毫米波雷達市場也在不斷打破邊界。
一、超聲波短期難撼動
在過去的幾十年時間裡，超聲波傳感器一直用於汽車近距離的目標檢測，尤其低成本的優勢而被普遍應用。超聲波指的是超出人類聽力範圍(>20 kHz)的信號，通常在40-70kHz之間。頻率決定了距離測量的範圍和分辨率。
超聲波向所經過的物體發射短脈衝聲波，然後從所經過的物體上反射回來。通過信號波的傳播時間加上聲速就可以計算出一輛車到一個物體的距離。同時，距離發射器較近的物體比距離較遠的物體產生更強的回聲。
而為了避免誤報，系統會忽略所有低於噪音值的輸入，關鍵的超聲波傳感器規格包括頻率、靈敏度和指向性。這其中，最大的問題，就是空氣溫度、溼度和風都會影響空氣中的聲速。
超聲波感應通常用於低速的短距離感測應用，如停車輔助、自動泊車和盲點檢測，此外還有類似於腳踢感應後備箱等等應用。當然，也有一些廠商將其應用於AEB等關鍵安全功能。
比如，博世即將推出的第六代超聲波傳感器，探測範圍從過去的20cm~4.5m提升至3cm~5.5m，系統刷新時間做到85ms，閥值標定從過去的固定變成了自適應，可用於低速AEB。
然而，使用超聲波傳感器支持一些ADAS功能時還存在一些挑戰。
第一個挑戰來自於超聲波的干擾。隨著越來越多的汽車使用這些傳感器，傳感器之間產生更多的信號。比如，在停車時，來自不同車輛的超聲波信號會造成干擾問題。如果附近的兩輛車都有處於啟用狀態的超聲波傳感器，信號就會相互反射。
不過，這個問題已經通過智能信號編碼解決，或者將一個唯一的頻率標識符集成到每個發射波中。接收傳感器尋找相同的標識符來驗證信號的來源。
但還有另一個挑戰，就是超聲波系統的主要缺點是在30釐米到7米的短程應用中效果最好。超過這個距離，超聲波信號會衰減，超出接收傳感器的探測能力。
與超聲波傳感器不同的是，毫米波雷達使用電磁波來確定物體在其視野中的距離、速度和角度。毫米波是指工作在30GHz至300GHz之間的頻段，可以提供目標物的距離、速度和角度測量，並且覆蓋更寬的測距範圍。
“雷達是更好的超聲波”，一位行業人士表示，相比於超聲波，毫米波雷達提供可靠和精確的測量值，因為它幾乎不受環境的影響。
目前，汽車用毫米波頻段主要是24GHz（預計到2022年將逐步淘汰）和77GHz，後者覆蓋範圍從76GHz到81GHz。其中，77GHz到81GHz之間有4GHz的通道帶寬，意味著範圍分辨率越好，同時提供更精確的速度測量。
考慮到超聲波的成本優勢以及應用成熟度，短期內完全被替代的可能性還較小。但是，按照一些行業企業的預測，從2020年開始，基於現有超聲波感知（數量可能會減少），融合毫米波雷達，將開始逐步應用到泊車、盲點檢測、防撞等功能。
另一個主要的問題是，全球目前可供應前裝超聲波傳感器（尤其是可用於ADAS功能）的廠商數量相對較少，市場集中度較高，造成了很多初創公司較難獲取相關供應商資源及供貨。而相比之下，毫米波雷達產業鏈尤其是汽車用雷達供應商數量遠超過超聲波。
同時，毫米波雷達技術仍處於不斷提升的過程中，未來的產品集成度、性能、體積以及價格的優化仍然有很大的市場空間。
二、毫米波雷達持續突破
如果毫米波雷達要替代超聲波，組件芯片級集成度、產品體積大小以及成本至關重要。
天線封裝技術（AiP）是近年來雷達射頻天線技術的一項重要突破，目前已經被芯片製造商應用於60GHz的無線電和手勢雷達。從行業走勢來看，AiP技術將為汽車用毫米波雷達提供更好的解決方案。
比如，中國本土雷達芯片製造商加特蘭開發了一種基於60 GHz/77 GHz毫米波雷達SoC AiP的道匝屏障雷達硬件設計，除了主控芯片外，整個系統功能只需要電源芯片、閃存、晶體振盪器即可完成。
由於相比於傳統技術路線，系統組件少，不需要高頻板，在減小尺寸的同時降低了成本。AiP的尺寸為12x12毫米，有四個發射和四個接收通道，最大支持4×4 MIMO，具有解決俯仰和水平角度的能力，並具有高達5 GHz的連續掃描帶寬。
而在車載雷達領域，加特蘭在去年底宣佈與Synopsys, Inc.合作，新一代CMOS毫波波(MMW)雷達系統芯片(SoC)集成後者的DesignWare®ARC®EM處理器IP已經進入量產階段。
這款名為Alps系列的芯片，最多包含4個發射通道、4個接收通道、一個高度可配置的波形發生器和一個模擬-數字轉換器，採樣速率高達每秒5000萬個樣本(MSPS)。
除了傳統的嵌入式晶圓片級球柵陣列(eWLB)封裝外，Alps系列芯片還包含了AiP解決方案，通過將天線集成到芯片封裝層上，大大降低了雷達開發的難度和成本。作為該公司的下一代產品線，可以提供一套適配遠程、中程、短程和超短程的完整解決方案。
另一家進軍汽車雷達領域的芯片廠商MTK，也在去年發佈了一款Autus R10超短程毫米波雷達芯片，集成了基帶DSP、射頻(RF)和封裝天線。由於其緊湊的設計，Autus R10只需要一個簡單的三線接口就可以連接到外部電子控制單元(ECU)。
這款同樣採用集成天線設計的雷達芯片，成品組件的探測範圍在10cm到20m之間，官宣參數為提供超過130度的水平視場(FOV)，減少了所需雷達傳感器的數量。同時，提供大於90度的垂直視場(FOV)，減少縱向盲點。
與超聲波方案相比，Autus R10除了具有更大的探測範圍和更遠的探測距離，還能提供速度信息，而這一點是超聲波的弱項。此外，Autus R10的緊湊設計，使得傳感器可以放置在保險槓裡面，不需要像超聲波那樣外露。
按照官方的應用範圍，Autus R10支持多種場景，包括泊車輔助、自動泊車、後方自動緊急制動、交叉交通警報、車門開啟警報和超短距離盲點監控。
還有一家芯片巨頭德州儀器，也把目光瞄準了超短距雷達芯片。作為基於RFCMOS的AWR1x系列芯片之一，AWR1642在集成發射、接收和本振器在單一芯片基礎上，更進一步集成一個微控制器單元(MCU)和一個數字信號處理器(DSP)。
作為目前市面上集成度最高的雷達芯片，同時將控制單元和信號處理芯片放在同一個芯片上，與其他解決方案相比，減少了近60%的PCB空間。
而在AWR1x的芯片產品組合中包含了三種不同的芯片解決方案，可以應用於從超短程雷達(USRR)到成像雷達(RI)，並覆蓋傳統的短中長距雷達應用。
與此同時，DSP可以濾除噪音，使芯片能夠探測到非常小的運動，以及車內有人或動物存在的呼吸，可以區分人與靜態對象。
三、小範圍應用落地
現代摩比斯是全球第一家推出基於超短程雷達(USRR)開發後自主緊急制動(R-AEB)技術的Tier1之一。按照該公司的表述，這項新技術預計將大大有助於防止意外的倒車碰撞，因為響應速度更快，檢測範圍比傳統的超聲波傳感器範圍更廣。
R-AEB通過USRR傳感器檢測汽車後部的人或物體，如果司機不踩剎車，即使在警報響起後也會強行停車以避免碰撞。而超聲傳感器對於移動的行人或物體的響應速度存在一定限制。
而到目前為止，主要的R-AEB系統大多數還是採用超聲波傳感器，一部分會融合後向攝像頭來提高性能。現代摩比斯認為，該技術能夠解決超聲波(受風或噪聲影響)和相機(在黑暗中無法識別物體)的缺點，從而提高系統的性能，在不同傳感器的組合下達到價格競爭力。
傳統的泊車輔助技術，目前非常受限於超聲波雷達的供應及性能瓶頸，為此，現代現代摩比斯還申請了從傳感器到控制算法等一系列技術專利。目前，這款USRR有效探測距離在5米左右，基於對遠距離目標的預先檢測，並在目標到達有效碰撞範圍時發出預警和緊急制動。
目前，現代現代摩比斯已經驗證了這項技術在12種場景下的實際性能，包括附近的行人和物體、狹窄的停車位和減速帶的檢測。新技術也被證明符合歐洲NCAP和美國公路安全保險協會(IIHS) 的R-AEB測試要求。
市場需求則來自於，歐洲將從今年開始對R-AEB納入新車評級，而美國國家公路交通安全管理局(NHTSA)目前正在為這項技術制定測試標準。
超短距雷達的另一大應用來自於艙內監控。比如，歐洲NCAP《2025年路線圖》就將“兒童存在檢測”列為未來汽車的三級安全系統。
超聲波傳感器、攝像頭視覺以及毫米波雷達傳感器都是可行的解決方案，可以進行兒童狀態檢測或艙內的其他生物體監控。攝像頭存在視野範圍的遮擋問題，同時在一部分國家也存在潛在的隱私風險。
超聲波傳感器是最具成本優勢的方案，但是，對視場中存在的目標檢測的響應率很低，也不可能將物體分為人類和非人類。
另一種選擇就是毫米波雷達，通過安裝在座艙內的車頂位置，可以感知整個座艙的所有區域、探測目標並對其進行高精度分類和生物特徵的監測。
目前，實際的應用主要是基於傳統的24GHz雷達來做艙內監控。但該方案存在不少弊端。而更適合的解決方案來自於超寬帶(UWB)技術，另一種用於高帶寬、短程、低功耗通信以及低功耗成像雷達應用的無線電技術。
由於其瞬時帶寬寬，超寬帶(UWB)技術在相對較短的距離內以較低的功率水平支持高數據吞吐量。此前，主要應用於精確實時位置跟蹤，比如自動泊車的室內停車場高精定位。
不過，其另一項應用就是用於探測移動和靜態物體，以及物體的生命體徵。
比如，傳統雷達芯片巨頭NXP公司，在去年就宣佈推出一種新型的汽車超寬帶集成電路（UWB）技術，除了適用於智能手機代客泊車（精準定位）、近距離支付以及數字鑰匙功能，這款近程雷達還可以用於艙內的生命信號探測。
在《高工智能汽車》看來，對於一部分綜合實力較弱的雷達初創公司來說，與其和傳統Tier1巨頭在ADAS前向雷達上“擠獨木橋”，不如另闢蹊徑嘗試更多的細分市場。
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