汽车、混泥土、民航,桥梁……毫米波雷达应用不止这些,春天才刚开始

传感麦克风 2023-11-02
2386 字丨阅读本文需 6 分钟

作为无线电波中的一段,波长为1—10毫米的电磁波称毫米波。所谓的毫米波雷达,就是指工作频段在毫米波频段的雷达,其测距原理跟普通雷达一致,把无线电波发出去,然后接收回波,根据收发之间的时间差测得目标的位置数据。

近年来,毫米波技术赢得了广泛的关注。作为一种非接触式传感技术,它可用于检测物体,并提供物体的距离、速度和角度信息。此外,毫米波能够穿透塑料、墙板和衣服等特定材料,并且不受雨、雾、灰尘和雪等环境条件的影响。因此毫米波雷达被越来越多的应用在智能驾驶、安防监控、智能家居和智慧医疗等领域。

众所周知,除了车载领域,毫米波雷达早已在应用在多个场景中,包括物位/液位监测、混凝土结构监测、机场异物监测、人员存在/轨迹跟踪等,虽然以上种种应用当前的市场体量还比不上车载应用,但它们仍能为毫米波雷达企业提供参考方向。并且,在车载应用见顶时,以上应用也能为企业提供增量。

物位/液位监测

毫米波雷达物位计,因具有非接触、测量准确性、和物料环境适应等特点,在工业、城市的不少场景中备受青睐。

首先是在工业场景下,众多生产型企业在进出料过程中会用到储罐等容器,由于对此类容器均采用机械化操作,所以就需要传感器测量罐内的物料或液料的高度(体积)。而在城市场景下,当前全球很多地区都开始提出对智能垃圾箱的需求,为降低人工干预完成一站式垃圾收集处理,毫米波雷达物位计也被应用在了垃圾箱中。

除了物位监测外,毫米波雷达还被广泛应用在液位监测上。包括城市中的井盖、下水道,不仅可以监测井下水位的异常情况(如:水位过高/异物堵塞),还可以检测井盖潜在的盗窃、损坏等问题。

目前国内已有不少物位监测雷达厂商,包括智驰华芯、精波仪表、上海航征、华聚科仪、九一传感、天眼感知、划创科技、万讯自控等。

混凝土结构监测

基础设施老化,是目前不少发达城市正面临的问题,而检测高速公路、桥梁和隧道等混凝土结构,可预防基础设施因老化或地震引起的事故。在此领域,毫米波雷达可用于对缝隙进行监测,以维护和防止混凝土基础设施的损坏。

目前,日本一家公司KYOWA Engineering Laboratory,就开发出了一套通过监测目标物体的距离和位移,来判断和预防桥梁、隧道等事故的系统。而其应用的技术正是毫米波雷达,据了解,该系统实现了精度高达±1毫米的测量能力,目标距离为30厘米至200厘米。

不过值得一提的是,雷达其实也可以探测混凝土内部结构,在我国需遵守2020年3月1日开始施行的行业标准《雷达法检测混凝土结构技术标准》。

民航机场异物监测

毫米波雷达在民航领域主要应用是跑道FOD检测、机场围界安防。跑道异物和鸟类入侵是机场跑道最大的两个安全问题,其中跑道异物,例如掉落的一些金属、橡胶的物体会对飞机轮胎、发动机造成非常严重的危害,每年造成的直接损失至少大于50亿美元。

而基于毫米波雷达的周界防范系统,在机场能够很好地解决目前现有的安防技术一些缺陷,比如说误警率非常高的问题、入侵目的有效跟踪的问题、入侵人员跨越现有周界技术的问题、维护成本高的问题等。同时,其扩展性很强,并能够为多个机场安保部门提供所需要的信息。相比只有摄像头的监控方式,加以雷达能使安防覆盖范围更广,并且不受沙尘、雾霾、下雨、光线强弱等恶劣环境的影响。

当前,国外公司英国QinetiQ、德国莱茵金属、以色列Xsight、美国Trex以及国内公司中航飞机和中航电子都有对FDO系统的产品研发。各公司使用的毫米波频段为:英国QinetiQ为94GHz;以色列Xsight为76GHz;美国Trex为79GHz。国内方面,北京航通天下、湖南华诺星空、川速微波、北京神州太讯、深圳市杰士安、纳雷科技等公司有相关产品。

人员存在/轨迹跟踪

人员监测是毫米波雷达近年来比较热门的应用。因毫米波雷达具有高精度、多维度(测量目标距离、速度和角度)、保护隐私、能区分人与非人物体、不受灰尘或烟雾遮挡等特点,在酒店、商场、宿舍、卫生间等场景下得到了广泛应用。

值得一提的是,人员监测雷达,目前已从对人员数量、方位、运动轨迹的监测,逐渐升级到对人员生命体征的监测。而相比光学摄像头、被动红外(PIR)、主动红外(激光雷达、ToF)等传感器技术应用相对普遍,毫米波雷达在准确性、误检率、环境适应性(如光照、亮度、烟雾和物体遮挡等)和隐私保护等方面都有一定优势。目前,国外的瑞士RFbeam,国内的芜湖森思泰克、巍泰技术、苗米科技、精华隆、纳雷科技、同方威视、中电38所、青岛国数科技公司、山西禾源科技的产品都有涉及此领域。

激光雷达的春天才刚开始

全球自动驾驶行业的发展史就是一部传感器不断登场、进化以及融合的过程,超声波雷达、毫米波雷达、摄像头,这些传感器的出现和迭代让ADAS从无到有,而激光雷达的大规模应用则让高阶辅助驾驶由有变优。事实上,激光雷达上车时间并不长,2017年奥迪A8才第一次在乘用车领域里率先搭载,从那之后,在一众国产“卷王”的努力下,激光雷达的价格从当初的十几万美元被打到了现在的几百美元,市场才逐渐打开。

陡峭的降本曲线、暴涨的性能参数使得激光雷达越来越受车企的青睐,量产车型和应用场景也不断增多。前不久,广汽合创V09正式上市,这款车主打“智能化”标签,旗舰版提供两颗8155芯片,并搭载行泊一体域控制器以及23个传感器,其中就包括一颗专门为L2+级高阶辅助驾驶打造的激光雷达Duetto,V09也由此成为全球第一款搭载了激光雷达的量产MPV。

Duetto的背后是一家名为探维科技的初创公司,虽然成立只有6年时间,但创始骨干来自于清华大学精密仪器国家重点实验室,也正是因为前期深厚的技术积累,探维成为继速腾、禾赛、图达通之后,国内第四家在乘用车上顺利实现激光雷达量产交付的初创公司。

千万不要小瞧了量产的难度和重要性,作为一种新型传感器,研发、量产、交付过程中有无数困难要克服,每道槛都有可能成为决定公司生死的“送命题”。过去两年,不少明星初创公司就倒在“量产”的门口,有的仍在奄奄一息。反观国内,整个行业正处于上升势头,如果以量产交付作为标准,已经有五家头部企业脱颖而出,完成了“从零到一”的跨越,下一阶段,如何让车企用得起、用得好,用户买得爽,用得爽将成为行业努力的方向。用探维科技CEO王世玮的话说就是,坚持不懈地追求“性能、成本和稳定性”三者之间的极致平衡, 让“不可能三角”成为可能。

车载激光雷达这个行业从来不缺质疑,但却总能给人惊喜。从目前来看,激光雷达的硬件成本还在进一步下探,感知一体化的前融合方案也让激光雷达不再成为纯粹的安全冗余,而是能更大程度地参与到感知任务中。从汽车行业发展史来看,人们对出行安全的要求只会越来越高,激光雷达作为一种新型传感器的前景依然广阔。

文章来源: IOTE物联网展,弱电干货,远川研究所

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