从军用到汽车,再到工业和消费物联网应用,毫米波雷达不断“出圈”,自身的应用版图不断扩大,一路高歌猛进。
MarketsandMarkets的数据显示,到2023年雷达传感器的市场总量将达到206亿美元,从2017年到2023年的复合年增长率高达19.5%。
我们相信,物联网市场将会成为驱动毫米波雷达市场的另一个车轮,推动其以更高速度向前飞奔。
01
PartOne
雷达最早的应用是在军事上。
其原理是产生并通过发射器发送一个频率随时间逐渐增加的信号,当这个信号遇到物体之后会反射回来,其时延是距离/光速数值的2倍,而返回来的波形和发出的波形之间有个频率差,这个频率差和时延呈线性关系,将这两个频率做一个减法,就可以得到二者频率的差频(差拍频率),由此就可以计算出物体与雷达的距离。
在此基础上,不仅可以获知被测目标是否存在,还可以计算出目标的位置、方向、距离和速度等精确信息。
随后,雷达的应用逐渐扩展到其他一些专用领域,并且最终凭借毫米波雷达走入了民用市场。
汽车成为了毫米波雷达在民用领域一个重要的切入点,这些年随着自动驾驶的兴起,更是发展势头强劲。
目前在L2.5以上的自动驾驶系统中,毫米波雷达基本成了标配。
相较于其他传感器,毫米波雷达不容易受环境(温度、光线等)的影响,能够穿透塑料、墙板和衣服等非金属材料,这就决定了它可以在一些特定的应用场景中占据C位。
毫米波雷达不仅可以侦测到对象是否存在,还可以确定移动物体的方向、速度、距离,甚至可以根据天线配置确定移动物体的准确位置,这些高精度的数据和丰富的信息,无疑会为毫米波雷达在工业和消费市场,特别是与物联网相关的领域赢得新的发展空间。
02
PartTwo
按照工作频段,民用市场毫米波雷达可以分为3类:
24GHz毫米波雷达
这也是最先投入民用的毫米波雷达,其波长为1.25cm。24GHz毫米波雷达技术成熟,成本低廉,目前已经在物联网市场上刮起一股新旋风。
77GHz毫米波雷达
这个频段的毫米波雷达波长只有3.9mm,频率比较高,带宽可达4GHz。一般来说,雷达的波长越短,分辨率/精准度越高,外形也会更小,成本也更高。77GHz毫米波雷达目前逐渐接棒24GHz产品,成为汽车领域的主流,而且很多国家和地区也将这个频段分配为汽车的专用频段。
60GHz毫米波雷达
这个频段的雷达波长为5mm,具有高达7GHz的可用于短程应用的免许可带宽,因此其可以提供更好的分辨率。显而易见,60GHz毫米波雷达更为擅长对于细微动作的检测。
60GHz的雷达波长为5mm,0.5mm的微动作,相当于10%的波长,这在雷达“看起来”已经是一个明显的位移了。
因此人们在呼吸和心跳时引发的皮肤的微动作,就可以利用60GHz毫米波雷达捕捉到,由此开发出“无接触”的健康体征检测方案。
03
PartThree
可以说,有了24GHz雷达打前站,77GHz雷达在汽车领域的重点突破,以及60GHz雷达的补强,毫米波雷达“三兄弟”已经在民用市场闯出了一片新天地。特别是在非汽车领域,毫米波雷达在四个领域的表现十分值得期待:
一是楼宇自动化和智能家居领域
作为人体和运动传感器,毫米波雷达可以对区域内的人员数量、位置进行精准的感知,并以此为依据去控制照明、空调等系统,实现更高效的节能。
也有开发者在探索将毫米波雷达与电梯控制结合在一起,根据算法准确测算出电梯间内等待的乘客数量——甚至能够准确判断出无关的过客和真正的乘客——进而合理调度,提升电梯的运行效率。
二是健康监护领域
上文提到的心跳、呼吸监测就是一个典型的用例。而且随着老龄化进程的加速,毫米波雷达传感与智慧养老相结合,还可以演化出跌倒报警、睡眠监控等更多的新用例。这一领域未来的前景,也非常值得关注。
第三是安防监控领域
尽管摄像头目前是这一领域的主流方案,但是个人隐私也一直是伴随着视觉解决方案的敏感话题。因此在特定的场合,毫米波雷达可以作为一个替代方案,代替摄像头去进行流量分析、入侵检测等工作。
此外,采用“摄像头+毫米波雷达传感”相互联动的解决方案,还可增强原有方案的性能和可靠性,有利于实现更高的识别率、更低的误报率、更低的人工成本。
最后是人机交互(HMI)领域
凭借精准运动检测,60GHz毫米波雷达可以实现更精细的手势和肢体识别,为用户提供更自然的HMI体验。这在小屏幕或近程屏幕的非接触手势控制、实时游戏交互、家电控制等方面将带了全新的用户体验。
总之,从军用到专用,再到汽车,再到工业和消费物联网应用,毫米波雷达通过不断地“出圈”,使得自身的应用版图不断扩大。
结语
Conclusion Part
毫无疑问,毫米波雷达传感,凭着更加精准的感知,更精致的外形,火速出圈,成为物联网时代的新宠儿。Creatrol造作智能·传感,也将不断以优质的毫米波雷达传感产品,与您一同开启超感新时代!
鹰眼见未来 · 超感新时代
CTL造作智能