PCB 블로그 - 밀리미터파 레이더란 무엇인가?

전통적인 ADAS 밀리미터파 레이더뿐만 아니라 고해상도 포인트 클라우드 이미징 능력을 갖춘 4D 밀리미터파 레이더는 최근 2년 동안 높은 수준의 자율주행 고정밀 감지 수요의 업계 이슈가 되었다.

밀리미터파 레이더란 무엇인가?국내외 일부 거물들과 스타트업들은 일부 장면에서 레이저 레이더를 대체하거나 보완하는 것을 목표로 이 신개념 제품에 집중하고 있다.차량용 밀리미터파 레이더의 원리는 차량용 밀리미터파 안테나가 밀리미터파를 밖으로 발사한다.

결국, 레이저 레이더의 비용과 신뢰성은 최근 단계에서 여전히 착륙하기 어렵다. 비나 눈 등 악천후에서도 밀리미터파 레이더는 정확하고 안정적인 감지 임무를 수행해야 한다.밀리미터파 레이더는 측정된 물체의 상대 거리, 현재 속도와 방위를 측정하는 고정밀 센서이다.전통적인 ADAS 밀리미터파 레이더에 비해 기술 난이도는 여전히 크게 향상되었다.밀리미터파 레이더란 무엇인가?밀리미터파는 파장이 1-10mm 사이인 전자파를 말한다.파장이 짧고 주파수 대역폭이 넓기 때문에 좁은 빔과 높은 레이더 해상도를 구현하기 쉬우며 방해를 받지 않는다.밀리미터파 레이더는 측정된 물체의 상대 거리, 현재 속도와 방위를 측정하는 고정밀 센서이다.그것은 초기에 군사 분야에 사용되었다.레이더 기술의 발전과 진보에 따라 밀리미터파 레이더 센서는 자동차 전자, 무인기, 스마트 교통 등 분야에 응용되기 시작했다.

현재 차량용 밀리미터파 레이더에 대한 주파수 분배는 국가마다 다르지만 주로 24GHz와 77GHz에 집중되어 있으며 일본과 같은 소수 국가는 60GHz를 사용하고 있다.77G가 24G보다 우수하기 때문에 앞으로 전 세계 차량용 밀리미터파 레이더의 주파수 대역은 77GHz 주파수 대역 (76-81GHz) 으로 집결될 것이다.차량용 밀리미터파 레이더 원리 차량용 밀리미터파 안테나는 외부로 밀리미터파를 발사하여 목표의 반사 신호를 수신한다.후처리를 통해 차체 주위의 물리적 환경 정보 (예를 들어 자동차와 다른 물체 간의 상대 거리, 상대 속도, 각도, 운동 방향 등) 를 신속하고 정확하게 획득한 후 감지된 물체 정보에 따라 목표물을 추적, 식별, 분류한다.그리고 차체 동적 정보와 결합하여 데이터를 융합하고, 마지막에는 중앙처리장치 (ECU) 를 통해 지능적으로 처리한다.합리적인 의사결정을 한 후 소리, 조명, 터치 등을 통해 운전자에게 통지하거나 경고하거나 적시에 자동차에 적극적으로 개입하여 운전 과정의 안전성과 쾌적성을 확보하고 사고 발생 확률을 낮춘다.

1941년 6월 22일, 1977대의 비행기와 2585명의 조종사가 손실되었음에도 불구하고 나치 독일은 공습을 통해 영국 지상과 해군을 교란하는 것은 말할 것도 없이 영국 해협의 제공권을 얻을 수 없었다.그것은 어쩔 수 없이 바다사자 계획을 포기하고 영국을 침입했다.1년 넘게 계속된 영국 공중전은 나치 독일을 격파하는 것으로 끝났다.영국이 독일 전차의 공격을 막아내고 영국 공중전의 승리 (주로 전차가 바다를 건널 수 없었기 때문) 를 거둘 수 있었던 것은'불쏘시개'와'허리케인'등 스타 전투기가 발휘한 큰 역할 외에도'체인의 집'으로 불리는 방공 레이더라는 위대한 배후 영웅이 있었다.

세계 최초로 실용적인 레이더는 증기기관을 발명한 제임스 와트의 후손인 영국 과학자 로버트 왓슨 와트 경이 개발했다.나치 항공기에 대한 조기 경보를 발령하기 위해 1936년 5월, 영국 공군은 중국에 이 레이더를 대규모로 배치하기로 결정했는데, 이것이 바로'지체인'레이더의 원형이다.1939년 초까지 총 20개의 레이더 스테이션이 가동되었다.나치 독일의'바다사자 프로젝트'가 시행되기 전에 영국은 51개의 레이더 스테이션을 갖춘 두 개의 레이더 탐지 네트워크를 구축했다.이 레이더들은 독일 공군의 공습을 막는 데 중요한 기여를 했으며, 이후 밀리미터파 레이더가 각 분야에서 널리 응용되기 시작한 지 80년이 되었다.

밀리미터파 레이더의 발전 현황 현재 밀리미터파 레이더는 주로 24GHz와 77GHz 두 종류가 있는데, 24GHz 레이더의 측정 거리는 비교적 짧다 (5~30m), 주로 자동차 후미에 사용된다;77GHz 레이더는 비교적 긴 측정거리(30~70m)를 가지고 있으며 주로 자동차의 앞부분과 양쪽에 사용된다.밀리미터파 레이더는 주로 레이더의 무선 주파수 전단, 신호 처리 시스템, 백엔드 알고리즘 세 부분을 포함한다.기존 제품 중 레이더 백엔드 알고리즘의 특허 라이선스 비용은 비용의 약 50%, 무선 주파수 프런트엔드는 약 40%, 신호 처리 시스템은 약 10% 를 차지한다.

1. 무선 주파수 전단 무선 주파수 전단은 밀리미터파를 발사하고 수신하여 중주파 신호를 얻고 그 속에서 거리, 속도 등의 정보를 추출한다. 따라서 무선 주파수 전단은 레이더 시스템의 성능을 직접 결정한다.현재 밀리미터파 레이더의 무선 주파수 전단은 주로 평면 집적 회로이며, 혼합 마이크로파 집적 회로 (HMIC) 와 단일 마이크로파 집적 회로의 두 가지 형태가 있다.그 중 MMIC 무선 주파수 프런트엔드는 원가가 낮고 완제품률이 높아 대규모 생산에 적합하다.생산 공정의 경우 일반적으로 외연 MESFET, HEMT, HBT 등의 부품 공정을 사용한다.그 중 GaAs 기반 HEMT 공정이 가장 성숙하여 우수한 소음 성능을 가지고 있다.신호 처리 시스템 신호 처리 시스템도 레이더의 중요한 구성 부분이다.서로 다른 신호 처리 알고리즘을 내장하여 무선 주파수 전단에서 수집한 중주파 신호를 추출하여 특정 유형의 목표 정보를 얻는다.신호 처리 시스템은 일반적으로 DSP를 핵심으로 하여 복잡한 디지털 신호 처리 알고리즘을 실현하여 레이더의 실시간 요구를 만족시킨다.백엔드 알고리즘 백엔드 알고리즘은 전체 밀리미터파 레이더의 비용에서 가장 높은 비율을 차지한다.밀리미터파 레이더에 대해 국내 연구원들은 주파수, 시역, 시주파수 분석의 각도에서 대량의 알고리즘을 제기하였고, 오프라인 실험의 정밀도도 매우 높다.그러나 국내 레이더 제품은 주로 주파수 도메인 기반 FFT와 그 개선 알고리즘을 사용하여 분석됩니다.측정 정밀도와 응용 범위는 모두 일정한 한계가 있지만, 해외 알고리즘은 특허의 엄격한 보호를 받아 가격이 매우 비싸다.

전통적인 ADAS 밀리미터파 레이더뿐만 아니라 고해상도 포인트 클라우드 이미징 능력을 갖춘 4D 밀리미터파 레이더는 최근 2년 동안 높은 수준의 자율주행 고정밀 감지 수요의 업계 이슈가 되었다.국내외 일부 거물들과 스타트업들은 일부 장면에서 레이저 레이더를 대체하거나 보완하는 것을 목표로 이 신개념 제품에 집중하고 있다.결국, 레이저 레이더의 비용과 신뢰성은 최근 단계에서 여전히 착륙하기 어렵다. 비나 눈 등 악천후에서도 밀리미터파 레이더는 정확하고 안정적인 감지 임무를 수행해야 한다.4D란 3D 프로파일 고해상도 점 클라우드 프로파일과 고정밀 속도 정보를 말한다.항공모함에 탑재된 위상배열 레이더의 기능을 아이폰 크기의 레이더에 집중하는 것과 같다.전통적인 ADAS 밀리미터파 레이더에 비해 기술 난이도는 여전히 크게 향상되었다.

밀리미터파 레이더는 넓은 시장 공간을 가지고 있다.각국의 차량 안전 기준이 끊임없이 향상됨에 따라 능동 안전 기술인 고급 운전 보조 시스템 (ADAS) 은 최근 몇 년 동안 빠르게 발전하는 추세를 보이고 있다.자동차 밀리미터파 레이더는 전천후 작업이 가능하기 때문에 시장 수요가 매우 커서 이미 자동차 전자 제조업체가 인정하는 주류 선택이 되었다.2014년 전 세계 자동차 밀리미터파 레이더 시장의 출하량은 1900만 대였다.시장연구기관 플런킷리서치의 예측에 따르면 2020년까지 전 세계 자동차 밀리미터파 레이더 시장은 거의 7000만 개, 2015~2020년 복합 연간 성장률은 약 24% 에 달할 것으로 예상된다.현재 자동차 밀리미터파 레이더 시장은 주로 대륙, 보쉬, 웨이커웨이청, 하이라 등 유럽과 미국 업체들이 차지하고 있다.