Según datos publicados recientemente por Marketsand Markets, el mercado total de sensores de radar de ondas milimétricas alcanzará los 20.600 millones de dólares en 2023. El radar montado en vehículos es el principal impulsor de esta ola de crecimiento, pero el mercado de Internet de las cosas se convertirá en otra rueda que impulsará el mercado de radares de ondas milimétricas, impulsándolo hacia adelante con una mayor aceleración.
01, las decenas de miles de millones de perspectivas de mercado son prometedoras.
Los coches siempre han sido un importante punto de entrada para el desarrollo del radar de ondas milimétricas en el ámbito civil. En los últimos años, con el auge de la conducción autónoma, el impulso de desarrollo ha sido muy fuerte. Básicamente se ha convertido en la configuración estándar de los sistemas de conducción autónoma por encima de la L2.
Sin embargo, el ámbito de aplicación del radar de ondas milimétricas no se limita a los automóviles.
Según el profesor asociado Zhang Hui del Laboratorio Estatal Clave de Ondas Milimétricas de la Universidad del Sureste, el transporte inteligente, los hogares inteligentes, la seguridad, el tránsito ferroviario y los drones son mercados potenciales para el desarrollo de radares de ondas milimétricas. entre los que se encuentran el transporte inteligente y la seguridad. Se ha formado un cierto tamaño de mercado en otros campos, y el hogar inteligente también es un mercado potencial previsible e importante.
Tomemos como ejemplo la monitorización del tráfico. Actualmente, muchas grandes ciudades se enfrentan a problemas de congestión del tráfico. Una forma de resolver el problema es regular con mayor precisión los semáforos en las intersecciones y arterias.
El radar de ondas milimétricas 4D es un dispositivo de seguimiento de múltiples objetivos y carriles múltiples especialmente diseñado para sistemas de transporte inteligentes. Puede proporcionar coordenadas tridimensionales X, Y, Z precisas y velocidades unidimensionales de múltiples objetivos. apunte a la trayectoria de seguimiento en tiempo real y a la detección de información básica sobre el flujo de tráfico, como la velocidad de la bicicleta, la velocidad promedio, el flujo de tráfico, la ocupación de carriles, el tipo de vehículo, la longitud de la cola, el análisis de eventos, etc.
La integración de un radar de onda milimétrica 4D en una cámara de alta definición puede monitorear de 4 a 12 carriles al mismo tiempo y proporcionar información de trayectoria de radar 4D de alta resolución de 128 objetivos y mostrarla en video simultáneamente. Con esta información, las personas pueden ajustar los semáforos de manera más efectiva para que el tráfico fluya sin problemas.
También hay cada vez más casos de aplicación del radar de ondas milimétricas en el campo del hogar inteligente. A medida que se acelera el proceso de envejecimiento, la combinación del radar de ondas milimétricas y el cuidado inteligente de las personas mayores ha dado lugar a muchos casos de uso nuevos, como alarmas de caídas y monitorización del sueño.
Por ejemplo, Avnet ha desarrollado una solución de detección de respiración y latidos cardíacos basada en el chip de radar de onda milimétrica de la serie BGT60TR1X de Infineon. La solución puede funcionar con dos antenas y los datos recopilados pueden procesarse mediante una MCU de bajo costo basada en Arm Cortex-M7, que puede detectar y capturar automáticamente movimientos sutiles causados por la respiración y los latidos del corazón en un amplio rango.
Además, el radar de ondas milimétricas también puede detectar movimientos sutiles de objetos, como gestos humanos, la respiración y los latidos del corazón. El radar de ondas milimétricas se está utilizando en tratamientos médicos para explorar más escenarios de aplicación, como el control de la presión arterial, el control de las emociones, etc.
El radar de ondas milimétricas puede rastrear las actividades de una persona sin una cámara óptica y detectar actividades humanas, incluidas características de movimiento como caídas, sin preocuparse por los problemas de privacidad causados por el uso de cámaras.
En resumen, el radar de ondas milimétricas se ha utilizado cada vez más en campos no relacionados con vehículos debido a su alta precisión y alta resolución, especialmente porque las ondas de radar no se ven afectadas por condiciones ambientales como lluvia, niebla, polvo y nieve. El impacto puede funcionar las 24 horas del día.
Según el pronóstico de Zhiyan Consulting, la tasa de crecimiento de la escala de hogares inteligentes de China se mantendrá por encima del 50% en los próximos años, y se espera que el radar doméstico alcance los 654,38 billones de yuanes para 2024. Con el desarrollo de la tecnología de ondas milimétricas en nuestro país, se ampliarán más escenarios de aplicación, aportando una comodidad sin precedentes a la vida de las personas.
02. Los "tres hermanos" muestran cada uno sus habilidades especiales.
Según la banda de frecuencia de trabajo, existen aproximadamente tres tipos de radares de ondas milimétricas en el mercado civil: radar de ondas milimétricas de 24 GHz, radar de ondas milimétricas de 77 GHz y radar de ondas milimétricas de 60 GHz.
Entonces, ¿qué banda de frecuencia operativa del radar de ondas milimétricas es más adecuada para el desarrollo del mercado no relacionado con los vehículos?
Zhong Qiaohai señaló que el radar de ondas milimétricas de 24 GHz es el primer radar de ondas milimétricas utilizado en uso civil y su longitud de onda es de 1,25 cm (onda de apenas un milímetro). Debido a su baja frecuencia y su estrecho ancho de banda (sólo 250 MHz), el radar de ondas milimétricas de 24 GHz tiene una precisión de medición limitada, lo que también limita la expansión de su rango de aplicación. Sin embargo, 24 GHz todavía tiene mucho margen de desarrollo debido a su tecnología madura y su bajo costo.
El radar de ondas milimétricas en la banda de 77 GHz tiene una longitud de onda de sólo 3,9 mm, una frecuencia relativamente alta y un ancho de banda de hasta 4 GHz. En términos generales, cuanto más corta sea la longitud de onda del radar, mayor será la resolución/precisión (y, por supuesto, mayor el costo) y menor será la forma general del sistema. Por lo tanto, el radar de onda milimétrica de 77 GHz se ha ido apoderando gradualmente de los productos de 24 GHz del mercado y se ha convertido en la corriente principal en el campo de la automoción. Muchos países y regiones también han asignado esta banda de frecuencia como una banda de frecuencia dedicada a la automoción.
Con la madurez de la tecnología de radar de onda milimétrica de 77 GHz, la ventaja rentable de la solución de 24 GHz en aplicaciones automotrices no es tan obvia. En los últimos años, el radar de ondas milimétricas de 24 GHz ha ido dando paso gradualmente a las soluciones de 77 GHz en el mercado automotriz, y el enfoque de desarrollo del radar de ondas milimétricas de 24 GHz se ha desplazado gradualmente hacia los mercados industriales y de consumo.
El radar de onda milimétrica de 60 GHz tiene una longitud de onda de 5 mm y un ancho de banda sin licencia de hasta 7 GHz, por lo que puede proporcionar una mejor resolución. Su aparición tiene como objetivo principal abordar los problemas de ancho de banda limitado, precisión insuficiente y percepción limitada de los objetos de aplicación en el radar de 24 GHz. Debido a esto, la competencia por radares de ondas milimétricas entre los principales fabricantes de tecnología en el campo no automotriz ha pasado gradualmente de 24 GHz a 60 GHz.
Zhang Hui también cree que en aplicaciones interiores como hogares inteligentes y monitoreo de salud, se espera que la banda de frecuencia de 60 GHz se convierta en la corriente principal del mercado. La banda de 60 GHz es una ventana de absorción atmosférica y es muy adecuada para su uso a corta distancia. En la actualidad, muchos chips y módulos en esta banda de frecuencia han entrado en la etapa comercial.
En cuanto al radar de ondas milimétricas en el transporte inteligente, debido a los requisitos de rendimiento muy altos en todos los aspectos (por ejemplo, la distancia de detección es incluso más de 500 metros, la precisión de detección y la resolución son muy altas). , por lo que el trabajo en la banda de frecuencia 79G 81GHz ha desarrollado productos correspondientes.
Se puede decir que con el lanzamiento temprano del radar de 24 GHz, el avance clave del radar de 77 GHz en el campo automotriz y el refuerzo del radar de 60 GHz, los "tres hermanos" del radar de ondas milimétricas han estallado. un nuevo mundo en el mercado civil.
Especialmente en campos no automotrices, vale la pena esperar con ansias el rendimiento futuro del radar de ondas milimétricas.
Actualmente, muchos fabricantes importantes nacionales y extranjeros están desarrollando productos correspondientes en la banda de frecuencia de 60 GHz. El sensor de ondas milimétricas de un solo chip escalable de 60 GHz desarrollado por Texas Instruments permite una detección confiable de gestos sin contacto, como control de iluminación y control de medios. La antena de microondas de 60 GHz desarrollada por Infineon integra un sensor de reconocimiento de gestos por radar y puede aplicarse directamente a teléfonos móviles o dispositivos portátiles. La detección de signos vitales sin contacto (incluidas la respiración y los latidos del corazón) de Avril mediante un radar de ondas milimétricas ha madurado gradualmente y se ha comercializado con éxito. Google ha lanzado un chip de radar de onda milimétrica de 60 Ghz que puede rastrear y analizar más fácilmente la calidad del sueño.
03. Enfrentar los desafíos técnicos de frente.
Aunque el radar de ondas milimétricas tiene un buen desempeño en el mercado en una gama más amplia de campos civiles, se han aplicado y desarrollado algunas tecnologías de detección maduras en estos campos, como infrarrojos, cámaras, etc. Si el radar de ondas milimétricas quiere atravesar su "zona de confort" original y entrar en nuevos mercados distintos de los de vehículos, debe afrontar estos desafíos técnicos.
Dennis Barrett, director de marketing de productos de TI, señaló que, en comparación con los sensores basados en visión y lidar, los sensores de ondas milimétricas no son susceptibles a la influencia de la lluvia, el polvo, el humo, la niebla o las heladas, etc. condiciones.
Tomando como ejemplo las aplicaciones domésticas inteligentes, los sensores de ondas milimétricas pueden funcionar en un ambiente completamente oscuro o bajo la luz solar directa.
Estos sensores se pueden montar directamente detrás de una carcasa de plástico sin lentes externos, rejillas de ventilación ni superficies de sensores y son extremadamente duraderos para cumplir con los estándares de clase de protección (IP) 69K.
Dennis Barrett destacó que las paredes y tabiques de vidrio se utilizan ampliamente en los edificios modernos, y que los robots que aspiran o trapean los pisos deben detectar estas superficies para evitar colisiones. Resulta que estos elementos son difíciles de detectar mediante cámaras y sensores de infrarrojos. Sin embargo, los sensores de ondas milimétricas pueden detectar la presencia de paredes de vidrio y objetos detrás de ellas.
De hecho, estas características otorgan al radar de ondas milimétricas un gran espacio de aplicación en el campo de la fabricación industrial. Los sistemas de seguridad basados en visión en entornos de fabricación polvorientos (como los textiles o el tejido de alfombras) requieren una limpieza frecuente de las lentes. Los sensores de ondas milimétricas pueden detectar objetos en condiciones de luz demasiado fuerte (demasiado débil), humedad elevada y humo, con una latencia de procesamiento muy baja (normalmente menos de 2 ms).
Sin embargo, los productos tradicionales como los sensores de infrarrojos no están exentos de ventajas: son baratos y siguen ocupando un gran espacio en el mercado.
En este sentido, Lu Haohao, analista del Centro de Investigación de la Industria de Circuitos Integrados de CCID Consulting, cree que el radar de ondas milimétricas, los sensores infrarrojos y las cámaras no son sustitutos, sino que se complementan y cooperan entre sí para aprovechar al máximo a sus respectivas ventajas. Los sensores infrarrojos se ven afectados por la temperatura y el radar ultrasónico tiene un alcance corto, baja precisión de medición y no puede detectar objetivos pequeños. En muchos escenarios de aplicación, el radar de ondas milimétricas puede compensar las deficiencias de estas tecnologías. También puede determinar la dirección, velocidad y distancia de objetos en movimiento con alta precisión y puede detectar movimientos sutiles de objetos.
A medida que aumente la demanda del mercado de precisión de sensores en el futuro, la demanda de sensores de ondas milimétricas definitivamente aumentará, la cadena industrial relacionada se volverá más madura y el precio será más asequible. El desarrollo del radar de ondas milimétricas en campos no relacionados con vehículos se desarrollará más rápidamente.