毫米波雷达“出圈”:磨刀霍霍物联网
根据Marketsand Markets近日发布的数据，到2023年，毫米波雷达传感器的市场总额将达到206亿美元。车载雷达是这波增长的主要驱动力，但接下来物联网市场将成为驱动毫米波雷达市场的另一个轮子，推动其以更高的加速度向前飞。
01，百亿市场前景可期。
汽车一直是毫米波雷达在民用领域发展的重要切入点。近年来，随着自动驾驶的兴起，发展势头非常强劲。目前已经基本成为L2以上自动驾驶系统的标配。
然而毫米波雷达的应用范围并不仅限于汽车。
据东南大学毫米波国家重点实验室张辉副教授介绍，智慧交通、智能家居、安防、轨道交通、无人机都是毫米波雷达发展的潜在市场，其中智慧交通、安防等领域已经形成了一定的规模市场，智能家居也是可以预见的重要潜在市场。
以交通监控为例。目前，许多大城市都面临着交通堵塞的问题。解决问题的一个方法是更精确地调节十字路口和主干道的交通灯。
4D毫米波雷达是专门为智能交通系统设计的多车道多目标跟踪装置，可提供精确的X、Y、Z三维坐标和一维速度的4D多目标实时跟踪轨迹，检测单车速度、平均速度、车流量、车道占有率、车型、排队长度、事件分析等交通流基本信息。
将4D毫米波雷达集成到高清摄像机中，可以同时监控4个12车道，并提供128目标的高分辨率4D雷达轨迹信息，并同步显示在视频上。有了这些信息，人们可以更有效地调整交通灯，使交通顺畅。
毫米波雷达在智能家居领域的应用案例也越来越多。随着老龄化进程的加快，毫米波雷达与智能养老的结合，衍生出跌倒报警、睡眠监测等诸多新的用例。
例如，安富利开发了基于英飞凌BGT60TR1X系列毫米波雷达芯片的呼吸心跳检测解决方案。该方案可以使用两个天线工作，收集的数据可以由一个基于Arm Cortex-M7的低成本MCU处理，可以自动检测和捕捉大范围内呼吸和心跳引起的细微运动。
此外，毫米波雷达还可以探测到细微的物体运动，比如人的手势、呼吸和心跳。毫米波雷达正被用于医疗，探索更多的应用场景，如血压监测、情绪监测等。
毫米波雷达可以在没有光学摄像头的情况下跟踪一个人的活动，检测人的活动，包括人的跌倒等运动特征，而不用担心使用摄像头带来的隐私问题。
总之，毫米波雷达由于其高精度和高分辨率，在非车辆领域得到了越来越多的应用，尤其是雷达波不受雨、雾、尘、雪等环境条件的影响，可以全天候工作。
据智研咨询预测，未来几年中国智能家居规模增速将保持在50%以上，预计到2024年家庭雷达将达到6543.8+005亿元。随着毫米波技术在我国的发展，将会拓展更多的应用场景，给人们的生活带来前所未有的便利。
02、“三兄弟”各显神通。
根据工作频段，民用市场的毫米波雷达大致有三种——24 GHz毫米波雷达、77GHz毫米波雷达和60GHz毫米波雷达。那么，毫米波雷达的哪个工作频段更适合非车载市场的发展呢？
钟巧海指出，24GHz毫米波雷达是最早投入民用的毫米波雷达，其波长为1.25cm(勉强毫米波)。24GHz毫米波雷达由于频率低、带宽窄(只有250MHz)，测量精度有限，也限制了其应用范围的扩展。但24GHz由于技术成熟，成本低，还有很大的发挥空间。
77GHz频段的毫米波雷达，波长只有3.9mm，频率比较高，带宽高达4GHz。一般来说，雷达的波长越短，分辨率/精度越高(当然成本也越高)，系统的整体外形也就越小。因此，77GHz毫米波雷达逐渐接管了市场上的24GHz产品，成为汽车领域的主流，许多国家和地区也将该频段分配为汽车专用频段。
随着77GHz毫米波雷达技术的成熟，24GHz方案在车载应用中的性价比优势并不那么明显。近年来，车载市场上24GHz毫米波雷达逐渐让位于77GHz方案，24GHz毫米波雷达的发展重点逐渐转向工业和消费市场。
60GHz毫米波雷达的波长为5mm，免执照带宽高达7GHz，因此可以提供更好的分辨率。它的出现主要是为了应对24GHz雷达中带宽有限、精度不够、对应用对象感知有限的问题。正因为如此，各大技术厂商在非汽车领域的毫米波雷达竞争也逐渐从24GHz转移到60GHz。
张辉也认为，在智能家居、健康监测等室内应用中，60GHz频段有望成为市场主流。60GHz波段是大气吸收窗口，非常适合近距离使用。目前该频段的很多芯片和模块已经进入商用阶段。
至于智能交通中的毫米波雷达，由于各方面的性能要求都很高(比如探测距离甚至超过500米，探测精度和分辨率都很高)，所以在79G 81GHz的工作频段已经开发出了相应的产品。
可以说，随着24GHz雷达的提前站，77GHz雷达在汽车领域的重点突破，60GHz雷达的补强，毫米波雷达“三兄弟”在民用市场上闯出了一片新天地。
尤其在非汽车领域，毫米波雷达的未来表现非常值得期待。
目前国内外很多主流厂商都在60GHz频段开发相应的产品。德州仪器开发的可扩展60GHz单芯片毫米波传感器可以实现可靠的非接触式手势检测，如灯光控制和媒体控制。英飞凌研发的60GHz微波天线集成了雷达手势识别传感器，可直接应用于手机或可穿戴设备。Avril使用毫米波雷达的非接触式生命体征检测(包括呼吸和心跳)已经逐渐成熟，并成功商业化。谷歌发布了一款60Ghz毫米波雷达芯片，可以更方便地跟踪和分析睡眠质量。
03、直面技术挑战。
虽然毫米波雷达在更广泛的民用领域有着不错的市场表现，但一些成熟的传感技术已经在这些领域得到了应用和发展，比如红外线、摄像头等。毫米波雷达要想突破原有的“舒适区”，进入非车载新市场，就必须面对这些技术的挑战。
TI的产品营销经理丹尼斯·巴雷特(Dennis Barrett)指出，与基于视觉和激光雷达的传感器相比，毫米波传感器不受雨、灰尘、烟雾、雾或霜等环境条件的影响。
以智能家居的应用为例，毫米波传感器可以在完全黑暗的环境下工作，也可以在阳光直射下工作。
这些传感器可以直接安装在塑料外壳后面，没有外部镜头、通风孔或传感器表面，非常耐用，可以满足防护等级(IP) 69K标准。丹尼斯·巴雷特(Dennis Barrett)强调，玻璃墙和隔断在现代建筑中被广泛使用，真空清洁或拖地机器人需要感知这些表面，以防止碰撞。事实证明，使用摄像头和红外传感器很难检测到这些元素。然而，毫米波传感器可以检测玻璃墙及其后面物体的存在。
事实上，这样的特性使得毫米波雷达在工业制造领域有很大的应用空间。基于视觉的安全系统在多尘的制造环境中(如纺织或地毯编织)，需要经常清洁镜头。毫米波传感器可以在太强(太弱)光照、高湿度、有烟尘的条件下探测物体，处理延迟很低(通常小于2ms)。
但是红外传感器等传统产品也不是没有优势，比如价格便宜，还是占据了很大的市场空间。
对此，赛迪顾问集成电路产业研究中心分析师陆认为，毫米波雷达、红外传感器和摄像头不是替代关系，而是相互补充、相互配合，发挥各自优势，共同服务智能生活。红外传感器受温度影响，超声波雷达作用距离短，测量精度低，探测不到小目标。在很多应用场景中，毫米波雷达可以弥补这些技术的不足，还可以高精度地确定运动物体的方向、速度和距离，可以探测到细微的物体运动。
未来随着市场对传感器精度的需求越来越大，毫米波传感器的需求量肯定会越来越大，相关产业链也会更加成熟，价格也会更加实惠。毫米波雷达在非车辆领域的发展将获得更快的发展。