毫米波雷達“出圈”:磨刀霍霍物聯網
根據Marketsand Markets近日發布的數據，到2023年，毫米波雷達傳感器的市場總額將達到206億美元。車載雷達是這波增長的主要驅動力，但接下來物聯網市場將成為驅動毫米波雷達市場的另壹個輪子，推動其以更高的加速度向前飛。
01，百億市場前景可期。
汽車壹直是毫米波雷達在民用領域發展的重要切入點。近年來，隨著自動駕駛的興起，發展勢頭非常強勁。目前已經基本成為L2以上自動駕駛系統的標配。
然而毫米波雷達的應用範圍並不僅限於汽車。
據東南大學毫米波國家重點實驗室張輝副教授介紹，智慧交通、智能家居、安防、軌道交通、無人機都是毫米波雷達發展的潛在市場，其中智慧交通、安防等領域已經形成了壹定的規模市場，智能家居也是可以預見的重要潛在市場。
以交通監控為例。目前，許多大城市都面臨著交通堵塞的問題。解決問題的壹個方法是更精確地調節十字路口和主幹道的交通燈。
4D毫米波雷達是專門為智能交通系統設計的多車道多目標跟蹤裝置，可提供精確的X、Y、Z三維坐標和壹維速度的4D多目標實時跟蹤軌跡，檢測單車速度、平均速度、車流量、車道占有率、車型、排隊長度、事件分析等交通流基本信息。
將4D毫米波雷達集成到高清攝像機中，可以同時監控4個12車道，並提供128目標的高分辨率4D雷達軌跡信息，並同步顯示在視頻上。有了這些信息，人們可以更有效地調整交通燈，使交通順暢。
毫米波雷達在智能家居領域的應用案例也越來越多。隨著老齡化進程的加快，毫米波雷達與智能養老的結合，衍生出跌倒報警、睡眠監測等諸多新的用例。
例如，安富利開發了基於英飛淩BGT60TR1X系列毫米波雷達芯片的呼吸心跳檢測解決方案。該方案可以使用兩個天線工作，收集的數據可以由壹個基於Arm Cortex-M7的低成本MCU處理，可以自動檢測和捕捉大範圍內呼吸和心跳引起的細微運動。
此外，毫米波雷達還可以探測到細微的物體運動，比如人的手勢、呼吸和心跳。毫米波雷達正被用於醫療，探索更多的應用場景，如血壓監測、情緒監測等。
毫米波雷達可以在沒有光學攝像頭的情況下跟蹤壹個人的活動，檢測人的活動，包括人的跌倒等運動特征，而不用擔心使用攝像頭帶來的隱私問題。
總之，毫米波雷達由於其高精度和高分辨率，在非車輛領域得到了越來越多的應用，尤其是雷達波不受雨、霧、塵、雪等環境條件的影響，可以全天候工作。
據智研咨詢預測，未來幾年中國智能家居規模增速將保持在50%以上，預計到2024年家庭雷達將達到6543.8+005億元。隨著毫米波技術在我國的發展，將會拓展更多的應用場景，給人們的生活帶來前所未有的便利。
02、“三兄弟”各顯神通。
根據工作頻段，民用市場的毫米波雷達大致有三種——24 GHz毫米波雷達、77GHz毫米波雷達和60GHz毫米波雷達。那麽，毫米波雷達的哪個工作頻段更適合非車載市場的發展呢？
鐘巧海指出，24GHz毫米波雷達是最早投入民用的毫米波雷達，其波長為1.25cm(勉強毫米波)。24GHz毫米波雷達由於頻率低、帶寬窄(只有250MHz)，測量精度有限，也限制了其應用範圍的擴展。但24GHz由於技術成熟，成本低，還有很大的發揮空間。
77GHz頻段的毫米波雷達，波長只有3.9mm，頻率比較高，帶寬高達4GHz。壹般來說，雷達的波長越短，分辨率/精度越高(當然成本也越高)，系統的整體外形也就越小。因此，77GHz毫米波雷達逐漸接管了市場上的24GHz產品，成為汽車領域的主流，許多國家和地區也將該頻段分配為汽車專用頻段。
隨著77GHz毫米波雷達技術的成熟，24GHz方案在車載應用中的性價比優勢並不那麽明顯。近年來，車載市場上24GHz毫米波雷達逐漸讓位於77GHz方案，24GHz毫米波雷達的發展重點逐漸轉向工業和消費市場。
60GHz毫米波雷達的波長為5mm，免執照帶寬高達7GHz，因此可以提供更好的分辨率。它的出現主要是為了應對24GHz雷達中帶寬有限、精度不夠、對應用對象感知有限的問題。正因為如此，各大技術廠商在非汽車領域的毫米波雷達競爭也逐漸從24GHz轉移到60GHz。
張輝也認為，在智能家居、健康監測等室內應用中，60GHz頻段有望成為市場主流。60GHz波段是大氣吸收窗口，非常適合近距離使用。目前該頻段的很多芯片和模塊已經進入商用階段。
至於智能交通中的毫米波雷達，由於各方面的性能要求都很高(比如探測距離甚至超過500米，探測精度和分辨率都很高)，所以在79G 81GHz的工作頻段已經開發出了相應的產品。
可以說，隨著24GHz雷達的提前站，77GHz雷達在汽車領域的重點突破，60GHz雷達的補強，毫米波雷達“三兄弟”在民用市場上闖出了壹片新天地。
尤其在非汽車領域，毫米波雷達的未來表現非常值得期待。
目前國內外很多主流廠商都在60GHz頻段開發相應的產品。德州儀器開發的可擴展60GHz單芯片毫米波傳感器可以實現可靠的非接觸式手勢檢測，如燈光控制和媒體控制。英飛淩研發的60GHz微波天線集成了雷達手勢識別傳感器，可直接應用於手機或可穿戴設備。Avril使用毫米波雷達的非接觸式生命體征檢測(包括呼吸和心跳)已經逐漸成熟，並成功商業化。谷歌發布了壹款60Ghz毫米波雷達芯片，可以更方便地跟蹤和分析睡眠質量。
03、直面技術挑戰。
雖然毫米波雷達在更廣泛的民用領域有著不錯的市場表現，但壹些成熟的傳感技術已經在這些領域得到了應用和發展，比如紅外線、攝像頭等。毫米波雷達要想突破原有的“舒適區”，進入非車載新市場，就必須面對這些技術的挑戰。
TI的產品營銷經理丹尼斯·巴雷特(Dennis Barrett)指出，與基於視覺和激光雷達的傳感器相比，毫米波傳感器不受雨、灰塵、煙霧、霧或霜等環境條件的影響。
以智能家居的應用為例，毫米波傳感器可以在完全黑暗的環境下工作，也可以在陽光直射下工作。
這些傳感器可以直接安裝在塑料外殼後面，沒有外部鏡頭、通風孔或傳感器表面，非常耐用，可以滿足防護等級(IP) 69K標準。丹尼斯·巴雷特(Dennis Barrett)強調，玻璃墻和隔斷在現代建築中被廣泛使用，真空清潔或拖地機器人需要感知這些表面，以防止碰撞。事實證明，使用攝像頭和紅外傳感器很難檢測到這些元素。然而，毫米波傳感器可以檢測玻璃墻及其後面物體的存在。
事實上，這樣的特性使得毫米波雷達在工業制造領域有很大的應用空間。基於視覺的安全系統在多塵的制造環境中(如紡織或地毯編織)，需要經常清潔鏡頭。毫米波傳感器可以在太強(太弱)光照、高濕度、有煙塵的條件下探測物體，處理延遲很低(通常小於2ms)。
但是紅外傳感器等傳統產品也不是沒有優勢，比如價格便宜，還是占據了很大的市場空間。
對此，賽迪顧問集成電路產業研究中心分析師呂郝好認為，毫米波雷達、紅外傳感器和攝像頭不是替代關系，而是相互補充、相互配合，充分發揮各自優勢，服務於智慧生活。紅外傳感器受溫度影響，超聲波雷達作用距離短，測量精度低，探測不到小目標。在很多應用場景中，毫米波雷達可以彌補這些技術的不足，還可以高精度地確定運動物體的方向、速度和距離，可以探測到細微的物體運動。
未來隨著市場對傳感器精度的需求越來越大，毫米波傳感器的需求量肯定會越來越大，相關產業鏈也會更加成熟，價格也會更加實惠。毫米波雷達在非車輛領域的發展將獲得更快的發展。