永鑫Portfolio|交通毫米波雷达行业研究

本文是永鑫方舟团队第17篇原创行研

前  言

日益增加的汽车数量和越来越复杂的道路交通环境，愈发凸显了交通管理系统智能化、准确化以及实时性的重要性。要实现这些需求，需要可靠、准确、实时的检测方式。而持续发展的毫米波雷达具有多种优势，在智能交通领域能够发挥重要作用。

1.基本概念

雷达的定义：雷达是英文Radar的音译，源于radio detection and ranging的缩写，意思为“无线电探测和测距”，即通过无线电/电磁波的方式探测目标存在与否并测定其空间位置，因此雷达也被称为“无线电定位”。

雷达的工作原理：发射机向目标发射电磁波，目标反射电磁波后由接收机接收，经过信号处理可获得目标至发射点的距离、距离变化率（径向速度）、方位、高度等信息。

雷达的分类：雷达有多种分类方式，比如可按照信号形式、信号处理方式、天线扫描方式、应用场景等进行区分。按照雷达的频段，可将其分为超视距雷达、微波雷达、毫米波雷达以及激光雷达等多种类别。

本文重点讨论的毫米波雷达，即工作在毫米波波段（波长1~10mm）、频率在30-300GHz的雷达传感器。

（注：汽车上倒车用的超声波雷达并不是常规意义上的雷达。常规意义上的雷达发射的是电磁波，其速度和光速一样；而超声波测距发出的是声波，其速度和声速一样；两者的响应差距巨大。）

雷达的应用场景：雷达可用于多种不同场景，比如军事领域的海陆空监视、导航和武器制导；气象领域的天气监视和预测；护理领域的跌倒检测、生命体征监测和预警；以及后文讨论的交通管理领域的车辆测速、交通流量监测等。

2.常见雷达及其他传感器的对比

市面上常见的雷达及其他传感器主要包括超声波雷达、毫米波雷达、激光雷达、摄像头等，它们各有优劣，对比信息如下：

表1：不同雷达及其他传感器对比

综合来看，毫米波雷达具有以下优势：

（1）相同设备成本下，毫米波雷达的有效作用距离比激光雷达、视觉传感器等都要更远。当前的基本技术条件下，常见的毫米波雷达有效覆盖范围可达到250米以上，规模稍大的毫米波雷达甚至可以达到500米以上的量程，同时保证横向大约50米即10个车道以上的覆盖能力。

（2）毫米波雷达相比激光雷达、视觉传感器，环境适应能力更强。由于毫米波雷达是主动型探测设备以及电磁波的场传播特性，光线、尘土、雨雪雾等环境因素对毫米波雷达的影响程度要远小于对激光雷达和视觉传感器的影响，使得毫米波雷达具有全天候全天时的特性。

而其主要劣势是相比激光雷达，探测精度较低；相比视觉传感器，目标识别能力较弱。

3.交通毫米波雷达和车载毫米波雷达的异同

交通毫米波雷达和车载毫米波雷达，大多都是毫米波波段、线性调频连续波解斜率、相控阵体制的雷达，两者的设备结构、信号处理的基本逻辑是一致的。

从技术角度上，两者的主要区别是：

（1）对设备的规模限制要求不同。车载雷达对雷达设备本身的体积功耗有着严格的限制，而交通雷达则相对较为宽松。由于载波波长越长，雷达体积越大，因此即使具有更大的自由空间传输损耗，车载雷达基本都选择波长更短的77GHz至81GHz频段以控制体积；而交通雷达可以选择24GHz频段，或者具有更多的天线通道数等，通过合理牺牲部分设备体积达到更远的探测距离、更好的测角精度等，以实现更高的性能指标。

（2）交通雷达的性能指标要求更高。交通雷达需要具有在复杂的路况环境下，仍然能正常工作的能力，例如上百辆车、十多个车道、行人机动车混杂的场景下，仍然需要较为准确的定位场景内的大多数目标。而车载雷达在类似环境下只需要覆盖自身车辆周围部分区域即可。因此，交通雷达针对密集复杂环境，对覆盖范围、分辨力、低速目标的检测能力等性能指标要求，都要显著高于车载雷达。

表2：车载毫米波雷达和交通毫米波雷达比较

交通毫米波雷达作为路侧感知设备，可提供目标的距离、速度、角度等参数。

1. 交通毫米波雷达分类及应用

按照应用特性分，交通毫米波雷达可分为测速雷达、多目标雷达和防撞雷达三类。

测速雷达：主要是24GHz频率，包括集成测速仪及卡口测速雷达，主要用于城市快速路及高速测速执法场景中，一般配合相机进行执法取证。当车辆行驶时，毫米波雷达可以实时检测车辆行驶速度，一旦超速即可触发高清摄像头进行抓拍，准确记录违章汽车的车牌、车速等信息。

多目标雷达：应用场景广泛，频率主要包括24GHZ和80GHZ。具体应用场景上可细分为交通参数检测雷达、交通事件检测雷达、车路协同雷达及断面流量检测雷达。

交通参数检测雷达主要应用在城市道路路口监测上。

事件检测雷达需配合相机使用，常用于高速公路重点路段如隧道、桥梁等区域。视频仍然是目前事件检测的主流手段，但其容易受到光线天气影响，毫米波雷达+视频的组合可弥补相关缺陷。

车路协同是新兴场景，雷达配合高精地图，可提供目标的即时速度、即时位置等数据。随着智能网联、车路协同等政策的推进，各地纷纷成立车路协同示范区。毫米波雷达或激光雷达成为车路协同场景的标配，未来市场规模将随整个车路协同市场的发展而扩大。

断面流量检测雷达目前主要用于高速公路中，用作交通诱导和交通量调查，其使用数量逐年减少。

图2 多目标雷达示意图

图片来源：凌波微步Tech公众号

防撞雷达：此分类针对雷达的工作机制而言，主要包括道闸雷达、ETC雷达，安全防护雷达等。此类雷达感知到目标即触发道闸、视频等关联设备。

道闸雷达从2018年开始应用，主要频率为79GHZ，主要用于停车场出入口。

ETC雷达是在取消省界收费后增加的产品，用于感知本车道的车辆触发视频设备，防止对相邻车道车辆的误判，用作RSU设备的双保险，最终服务于车辆收费稽查，目前落地较少。

图3 防撞雷达示意图

此外，雷视一体机是近两年毫米波雷达与视频在交通领域中的创新产品。毫米波雷达能测速度、距离、角度，但无法检测静态目标且结果无法用图像直观呈现、无法精确区分目标类型；而视频容易受天气影响。雷视一体机综合了两者的优点，可以解决以上提及的不足。目前市场应用处于起步阶段。

图4 雷视一体机示意图

2.毫米波雷达主要性能指标

毫米波雷达主要实现四个作用：测距、测速、测方位角、测俯仰角。对应以上作用，衡量毫米波雷达性能的主要指标也分成三类：（1）测距：最远距离、距离精度、距离分辨率；（2）测速：最大速度、速度精度、速度分辨率；（3）测方位角：视场角、角度精度、角度分辨率。（4）测俯仰角：视场角、角度精度、角度分辨率。此外还有检测目标数/跟踪目标数，刷新周期这两个重要的性能指标。

毫米波雷达测距三大指标、测速三大指标由雷达“一个帧的基本参数”决定，这些参数根据雷达设计的性能参数来设定，实现上没有难度也没有太大差异化。“一个帧的基本参数”包括Tc（Chirp周期）、B（扫频带宽）、S（调频斜率）、Tf（帧周期）、N（一个帧内包含的Chirp数）、Fs（ADC采样率）。

毫米波雷达测速和测距性能进步主要取决于MMIC芯片。雷达的最大探测距离主要受限于ADC采样率，而ADC采样率主要取决于MMIC芯片性能。距离精度和速度精度主要取决于系统信噪比，这同样受到MMIC芯片的噪声系数、相位噪声等指标影响。

测角性能是毫米波雷达厂商能够做出差异化的竞争高地；方位角三大指标和俯仰角三大指标主要取决于各家的天线布局方案和虚拟通道数量。孔径大小（天线孔径是指天线的方位向尺寸，代表天线可以以多大的有效面积去吸收电磁波）是提升雷达角分辨率的关键，而孔径大小又受到天线数量、天线间排布间隔的影响。角分辨率作为雷达的指向精度，其数值及波长与孔径大小有关，即波长越长、角分辨率越低，孔径越大、分辨率越高。天线在某个方向的波束宽度和天线沿该方向的尺寸成反比。无论如何时间和空间是相互矛盾的，虚拟出更多的天线，意味着雷达的帧周期越长。

表3 毫米波雷达性能指标及主要影响因素（信息来源：慧博资讯）

3.交通毫米波难点

毫米波雷达、尤其是交通毫米波雷达的主要设计难点，也即各个厂商的差异化竞争，主要在于以下三点：

4.交通毫米波雷达频谱演进历史

早期交通测速雷达大多采用24GHz 作为工作载频。24GHz作为ISM（工业、科学、医疗）频段，有效避开了大气衰减窗口。

2015年后，多家国际芯片大厂推出77GHz毫米波雷达套片，大幅降低了高频毫米波雷达的研发难度和成本。众多汽车雷达厂商都转向研发推广77GHz 毫米波雷达产品，很多路侧（交通）毫米波雷达厂商也开始尝试采用77GHz套片。

2021年12月工信部正式宣布将76GHz~79GHz频率频段规划应用于汽车雷达，为长时间以来车、路两端雷达频率频段共用的混乱局面按下了停止键。

2021年工信部启动92-95GHz频段频率使用规划研究，拟在此频段内解决智能交通领域路侧雷达的频率使用需求，目前暂未正式定稿。

现在也有业内企业尝试推动24GHz作为行业正式频段。

图5 产业链示意图

产业链上游主要由硬件供应商（天线+射频前端+信号处理器）和软件算法供应商组成。由于国内毫米波雷达芯片产业起步较晚，在价格及芯片性能等方面与国外相比有较大差异，所以目前大多数国内雷达厂商选择采购国外芯片。在天线设计方面，部分中游厂商可对天线进行设计研发。

中游为毫米波雷达厂商，包括以雷森、慧尔视、森思泰克为代表的国内毫米波雷达厂商，以及大陆、博世等国外毫米波雷达厂商。

下游则是由城市交警和高速公路运营单位组成的业主、智能交通集成商、交通规划类设计院及以百度为代表的互联网企业构成。一般智能交通项目是由交警、高速发展/交投集团作为最终用户向设计院提出需求，设计院出方案图纸，再将所需要的参数、施工要求给集成商，集成商再向产品商采购相关产品。

1.毫米波雷达整体应用情况

根据AIOT星图研究院数据，中国毫米波雷达在车载应用布局最广泛，占比达26%，其次是智慧交通领域的21%。车载、智慧交通、安防监控、智能家居前四类业务布局占比超过70%。

交通领域毫米波雷达技术应用趋势明显，从高速公路、城市道路、城市停车到车路协路端感知呈现拓展态势。

图6 2022年中国毫米波雷达下游应用领域分布情况（单位：%）

2.市场规模测算

a.交通毫米波雷达

交通毫米波雷达主要应用在城市路口、交通路段、城乡道路等场景。

按照10%的城市路口具备信控需求、每个城市路口安装4台交通毫米波雷达（4个方向），则交通毫米波在城市路口应用市场总量高达80万台。

按照高速公路平均每3公里布设1台雷达、城市道路平均每5公里布设1台雷达，交通毫米波雷达在交通路段市场的总量保守预计可达20万台。

城乡道路口有500万个，预计在未来的5年至少有25万套毫米波雷达预警系统的需求。

综上，交通毫米波雷达市场总量超125万台套，按照单台毫米波设备1万人民币的均价，潜在市场规模可达125亿元。

b.路侧毫米波雷达

路侧毫米波雷达主要应用于车联网路段。

根据城市道路长度与路口数量，按至2025年道路智能化改造3.5%的里程测算，全国需要172.4亿元的资金投入；这其中路侧感知（包含感知设备和感知融合）占比30%左右、市场规模52亿左右。

按至2030年道路智能化改造累积15%测算，需要453.2亿元的预算。这其中路侧感知（包含感知设备和感知融合）占比也逐步提升，预计最终占比40-45%、市场规模181-204亿。

综上，近期（2025年之前）交通管理毫米波雷达总市场规模超过170亿元。

3.国内市场主要玩家

随着市场的快速发展壮大，不同玩家抓住行业发展的机会，并推出各有特色的代表性产品。

表4 国内市场主要玩家及代表产品（信息来源：佐思汽研）

4.行业未来发展趋势及挑战

随着交通管理需求的不断增加，交通毫米波雷达需要更高精度和分辨率，其精细化程度在不断提升；此外，毫米波雷达、视频、激光雷达等多传感器融合也是未来发展趋势。

随着交通行业的高速发展，交通安全、通行效率、车路协同、自动驾驶等核心应用场景越来越依赖于交通感知网络。借助智慧交通系统，我们可以24小时全天候管理整个城市和公路的交通，实现交通规划的最优化；我们可以在第一时间发现、或是预防交通事故的发生；通过路网协同，人们可以选择最佳出行路线；此外，路侧感知系统可以为汽车提供网联赋能，为智能驾驶提供更宽广视域与更远距离的辅助，推动自动驾驶的落地。

目前交通感知的精确性、实时性、高效性等方面仍存在很多亟待解决的问题，永鑫资本投资的雷森电子以技术为核心，利用先进的科技和对产品品质的执着，致力于为城市交通提供可靠的整体解决方案。公司产品及技术已大量应用在智慧交通管理和车路协同领域，比如上海嘉定双智项目、昆山中环快速路数字孪生底座建设项目、青岛胶东国际机场飞行区车路协同无人驾驶应用项目等。公司目前正在计划下一轮融资，感兴趣的投资机构可以联系雷森相关负责人（曾经理：17312318008）。

在智能交通领域，永鑫还投资了专注于自动驾驶领域前装系统解决方案的知行科技、软件定义汽车方案提供商润芯微等业内领先企业。

永鑫未来也会持续关注“芯”、“车”、“碳”产业链，深入挖掘产业链上下游优质企业，持续助力中国实体经济。对于已投企业，永鑫将一如既往的从人力、供应链、订单等多方面助力企业发展，让创业不再艰难。