作为ADAS及自动驾驶的重要传感器之一，毫米波雷达一直以来在短中长距三种应用场景中占据主导地位。但同时，毫米波雷达产业链也在想方设法拓展应用范围。
一方面，毫米波雷达在提升分辨率和增加机器学习能力，成像雷达是其主要发展路线之一。目的是在低成本的L3方案中，替代激光雷达的可能。同时，分辨率的提升，更有利于与摄像头实现像素级的融合。（点击阅读《毫米波雷达“攻坚”：啃下“高分辨率”这块硬骨头》）
另一方面，角雷达应用的兴起，使得毫米波雷达产业链厂商尝试开发超短距离（USRR）产品方案，替代传统的超声波传感器，用于泊车、AEB及近距离盲点监测，同时开拓座舱内应用的可能性。
如果说，成像雷达是升维与激光雷达竞争，那么超短距雷达就是降维替代超声波传感器。一升一降之间，毫米波雷达市场也在不断打破边界。
一、超声波短期难撼动
在过去的几十年时间里，超声波传感器一直用于汽车近距离的目标检测，尤其低成本的优势而被普遍应用。超声波指的是超出人类听力范围(>20 kHz)的信号，通常在40-70kHz之间。频率决定了距离测量的范围和分辨率。
超声波向所经过的物体发射短脉冲声波，然后从所经过的物体上反射回来。通过信号波的传播时间加上声速就可以计算出一辆车到一个物体的距离。同时，距离发射器较近的物体比距离较远的物体产生更强的回声。
而为了避免误报，系统会忽略所有低于噪音值的输入，关键的超声波传感器规格包括频率、灵敏度和指向性。这其中，最大的问题，就是空气温度、湿度和风都会影响空气中的声速。
超声波感应通常用于低速的短距离感测应用，如停车辅助、自动泊车和盲点检测，此外还有类似于脚踢感应后备箱等等应用。当然，也有一些厂商将其应用于AEB等关键安全功能。
比如，博世即将推出的第六代超声波传感器，探测范围从过去的20cm~4.5m提升至3cm~5.5m，系统刷新时间做到85ms，阀值标定从过去的固定变成了自适应，可用于低速AEB。
然而，使用超声波传感器支持一些ADAS功能时还存在一些挑战。
第一个挑战来自于超声波的干扰。随着越来越多的汽车使用这些传感器，传感器之间产生更多的信号。比如，在停车时，来自不同车辆的超声波信号会造成干扰问题。如果附近的两辆车都有处于启用状态的超声波传感器，信号就会相互反射。
不过，这个问题已经通过智能信号编码解决，或者将一个唯一的频率标识符集成到每个发射波中。接收传感器寻找相同的标识符来验证信号的来源。
但还有另一个挑战，就是超声波系统的主要缺点是在30厘米到7米的短程应用中效果最好。超过这个距离，超声波信号会衰减，超出接收传感器的探测能力。
与超声波传感器不同的是，毫米波雷达使用电磁波来确定物体在其视野中的距离、速度和角度。毫米波是指工作在30GHz至300GHz之间的频段，可以提供目标物的距离、速度和角度测量，并且覆盖更宽的测距范围。
“雷达是更好的超声波”，一位行业人士表示，相比于超声波，毫米波雷达提供可靠和精确的测量值，因为它几乎不受环境的影响。
目前，汽车用毫米波频段主要是24GHz（预计到2022年将逐步淘汰）和77GHz，后者覆盖范围从76GHz到81GHz。其中，77GHz到81GHz之间有4GHz的通道带宽，意味着范围分辨率越好，同时提供更精确的速度测量。
考虑到超声波的成本优势以及应用成熟度，短期内完全被替代的可能性还较小。但是，按照一些行业企业的预测，从2020年开始，基于现有超声波感知（数量可能会减少），融合毫米波雷达，将开始逐步应用到泊车、盲点检测、防撞等功能。
另一个主要的问题是，全球目前可供应前装超声波传感器（尤其是可用于ADAS功能）的厂商数量相对较少，市场集中度较高，造成了很多初创公司较难获取相关供应商资源及供货。而相比之下，毫米波雷达产业链尤其是汽车用雷达供应商数量远超过超声波。
同时，毫米波雷达技术仍处于不断提升的过程中，未来的产品集成度、性能、体积以及价格的优化仍然有很大的市场空间。
二、毫米波雷达持续突破
如果毫米波雷达要替代超声波，组件芯片级集成度、产品体积大小以及成本至关重要。
天线封装技术（AiP）是近年来雷达射频天线技术的一项重要突破，目前已经被芯片制造商应用于60GHz的无线电和手势雷达。从行业走势来看，AiP技术将为汽车用毫米波雷达提供更好的解决方案。
比如，中国本土雷达芯片制造商加特兰开发了一种基于60 GHz/77 GHz毫米波雷达SoC AiP的道匝屏障雷达硬件设计，除了主控芯片外，整个系统功能只需要电源芯片、闪存、晶体振荡器即可完成。
由于相比于传统技术路线，系统组件少，不需要高频板，在减小尺寸的同时降低了成本。AiP的尺寸为12x12毫米，有四个发射和四个接收通道，最大支持4×4 MIMO，具有解决俯仰和水平角度的能力，并具有高达5 GHz的连续扫描带宽。
而在车载雷达领域，加特兰在去年底宣布与Synopsys, Inc.合作，新一代CMOS毫波波(MMW)雷达系统芯片(SoC)集成后者的DesignWare®ARC®EM处理器IP已经进入量产阶段。
这款名为Alps系列的芯片，最多包含4个发射通道、4个接收通道、一个高度可配置的波形发生器和一个模拟-数字转换器，采样速率高达每秒5000万个样本(MSPS)。
除了传统的嵌入式晶圆片级球栅阵列(eWLB)封装外，Alps系列芯片还包含了AiP解决方案，通过将天线集成到芯片封装层上，大大降低了雷达开发的难度和成本。作为该公司的下一代产品线，可以提供一套适配远程、中程、短程和超短程的完整解决方案。
另一家进军汽车雷达领域的芯片厂商MTK，也在去年发布了一款Autus R10超短程毫米波雷达芯片，集成了基带DSP、射频(RF)和封装天线。由于其紧凑的设计，Autus R10只需要一个简单的三线接口就可以连接到外部电子控制单元(ECU)。
这款同样采用集成天线设计的雷达芯片，成品组件的探测范围在10cm到20m之间，官宣参数为提供超过130度的水平视场(FOV)，减少了所需雷达传感器的数量。同时，提供大于90度的垂直视场(FOV)，减少纵向盲点。
与超声波方案相比，Autus R10除了具有更大的探测范围和更远的探测距离，还能提供速度信息，而这一点是超声波的弱项。此外，Autus R10的紧凑设计，使得传感器可以放置在保险杠里面，不需要像超声波那样外露。
按照官方的应用范围，Autus R10支持多种场景，包括泊车辅助、自动泊车、后方自动紧急制动、交叉交通警报、车门开启警报和超短距离盲点监控。
还有一家芯片巨头德州仪器，也把目光瞄准了超短距雷达芯片。作为基于RFCMOS的AWR1x系列芯片之一，AWR1642在集成发射、接收和本振器在单一芯片基础上，更进一步集成一个微控制器单元(MCU)和一个数字信号处理器(DSP)。
作为目前市面上集成度最高的雷达芯片，同时将控制单元和信号处理芯片放在同一个芯片上，与其他解决方案相比，减少了近60%的PCB空间。
而在AWR1x的芯片产品组合中包含了三种不同的芯片解决方案，可以应用于从超短程雷达(USRR)到成像雷达(RI)，并覆盖传统的短中长距雷达应用。
与此同时，DSP可以滤除噪音，使芯片能够探测到非常小的运动，以及车内有人或动物存在的呼吸，可以区分人与静态对象。
三、小范围应用落地
现代摩比斯是全球第一家推出基于超短程雷达(USRR)开发后自主紧急制动(R-AEB)技术的Tier1之一。按照该公司的表述，这项新技术预计将大大有助于防止意外的倒车碰撞，因为响应速度更快，检测范围比传统的超声波传感器范围更广。
R-AEB通过USRR传感器检测汽车后部的人或物体，如果司机不踩刹车，即使在警报响起后也会强行停车以避免碰撞。而超声传感器对于移动的行人或物体的响应速度存在一定限制。
而到目前为止，主要的R-AEB系统大多数还是采用超声波传感器，一部分会融合后向摄像头来提高性能。现代摩比斯认为，该技术能够解决超声波(受风或噪声影响)和相机(在黑暗中无法识别物体)的缺点，从而提高系统的性能，在不同传感器的组合下达到价格竞争力。
传统的泊车辅助技术，目前非常受限于超声波雷达的供应及性能瓶颈，为此，现代现代摩比斯还申请了从传感器到控制算法等一系列技术专利。目前，这款USRR有效探测距离在5米左右，基于对远距离目标的预先检测，并在目标到达有效碰撞范围时发出预警和紧急制动。
目前，现代现代摩比斯已经验证了这项技术在12种场景下的实际性能，包括附近的行人和物体、狭窄的停车位和减速带的检测。新技术也被证明符合欧洲NCAP和美国公路安全保险协会(IIHS) 的R-AEB测试要求。
市场需求则来自于，欧洲将从今年开始对R-AEB纳入新车评级，而美国国家公路交通安全管理局(NHTSA)目前正在为这项技术制定测试标准。
超短距雷达的另一大应用来自于舱内监控。比如，欧洲NCAP《2025年路线图》就将“儿童存在检测”列为未来汽车的三级安全系统。
超声波传感器、摄像头视觉以及毫米波雷达传感器都是可行的解决方案，可以进行儿童状态检测或舱内的其他生物体监控。摄像头存在视野范围的遮挡问题，同时在一部分国家也存在潜在的隐私风险。
超声波传感器是最具成本优势的方案，但是，对视场中存在的目标检测的响应率很低，也不可能将物体分为人类和非人类。
另一种选择就是毫米波雷达，通过安装在座舱内的车顶位置，可以感知整个座舱的所有区域、探测目标并对其进行高精度分类和生物特征的监测。
目前，实际的应用主要是基于传统的24GHz雷达来做舱内监控。但该方案存在不少弊端。而更适合的解决方案来自于超宽带(UWB)技术，另一种用于高带宽、短程、低功耗通信以及低功耗成像雷达应用的无线电技术。
由于其瞬时带宽宽，超宽带(UWB)技术在相对较短的距离内以较低的功率水平支持高数据吞吐量。此前，主要应用于精确实时位置跟踪，比如自动泊车的室内停车场高精定位。
不过，其另一项应用就是用于探测移动和静态物体，以及物体的生命体征。
比如，传统雷达芯片巨头NXP公司，在去年就宣布推出一种新型的汽车超宽带集成电路（UWB）技术，除了适用于智能手机代客泊车（精准定位）、近距离支付以及数字钥匙功能，这款近程雷达还可以用于舱内的生命信号探测。
在《高工智能汽车》看来，对于一部分综合实力较弱的雷达初创公司来说，与其和传统Tier1巨头在ADAS前向雷达上“挤独木桥”，不如另辟蹊径尝试更多的细分市场。
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