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自动驾驶的火热给传感器行业带来什么样的改变

2019年12月02日 15:12 次阅读

车载传感器是智能驾驶的重要组成设备,是车辆感知外界环境的关键所在。目前,ADAS (Advanced driver assistance system ,智能驾驶系统) 主要集中在激光雷达、单目相机、多目相机、毫米波雷达等方面。以 Google、百度为代表的公司选择激光雷达作为其自动驾驶的主要传感器,以 Tesla 为代表的公司考虑到激光传感器成本因素后,选择以毫米波雷达、超声波雷达和 Mobileye 等传感器组合使用的方案,尽量避免使用激光雷达。

随着汽车智能化程度的不断提升,以摄像头、毫米波雷达等为代表的车载传感器,开始在汽车上扮演越来越重要的角色。放眼市场,近两年绝大部分的新车都或多或少地搭载了基于摄像头或者毫米波雷达的驾驶辅助系统,实现更高的驾驶安全性和更好的驾乘舒适性,车载传感器由此进入了新一轮的爆发期。

自动驾驶的火热给传感器行业带来什么样的改变

ADAS 成标配 车载传感器迎增长新风口

据相关数据预测,到 2020 年左右全球车载摄像头、毫米波雷达和夜视系统等市场都将进入快速成长期。其中车载摄像头 2020 年市场规模有望达 133 亿人民币,年复合增长率为 16%;毫米波雷达 2020 年市场规模将达 576 亿人民币,年复合增长率为 20%;夜视系统 2020 年市场规模将达 514 亿人民币,年复合增长率为 12%。

车载传感器市场规模持续扩大的背后,最主要的驱动力是 ADAS 在量产车市场的快速渗透,特别是以摄像头为基础的识别类、预警类 ADAS,如 TSR 交通标志识别、LDW 车道偏离预警、AEB 自动紧急制动、LKA 车道保持辅助、FCW 前向碰撞预警、360°全景泊车等。这些功能由于在行车过程中可以给驾驶员提供一定程度的安全辅助,正逐渐成为越来越多新车的标配。

例如刚刚上市的新款荣威 i5,就同时搭载了 AEB 自动紧急制动、FCW 前向碰撞预警、ACC 自适应巡航、SAS 智能速度辅助、IHC 自动远近光切换、LDW 车道偏离预警六项 ADAS 功能。EXEED 星途 LX 更多,搭载的驾驶辅助功能达到了 17 项,除 LDW 车道偏离预警、LKA 车道保持辅助、FCW 前向碰撞预警等常规配置,还有 FAPA 全自动泊车系统、360°全景高清影像加持,可以更好地帮助车主扫清驾驶盲区。

正是基于在量产车上的广泛搭载,近两年 ADAS 在新车上的装配率较之前有了明显的提高。据相关统计数据显示,截至 2019 年 1 季度末,L1-L2 级 ADAS 系统在新车上的装配率已经由 2018 年底的 5-12%提升到了 11-26%。具体到细分市场,在中高端和高端车领域,L1-L2 级别 ADAS 系统在新车上的装配率全面提升,而中低端车市场,基于摄像头及图像处理技术的日趋成熟,以及车载摄像头价格的持续走低,在 ADAS 功能的装配率上也有了大幅度的提升。

特别是 AEB 自动紧急制动、FCW 前向碰撞预警两项功能,受 E-NCAP 与 C-NCAP 测试内容的推动,装配率比其他 ADAS 功能普遍要高。从这一点上来讲,政策标准也是目前驱动 ADAS 快速普及的主因之一,而未来预计相关政策还有望继续刺激 ADAS 在终端市场的需求。因为结合目前的技术趋势,诸如紧急转向、追尾保护、小孩检测、驾驶员监控等功能,未来也很有可能被纳入新车碰撞测试的检测范围,以提升车辆的安全性。

随着法规的持续推进,作为国内 ADAS 供应商之一,福瑞泰克认为主机厂将越来越重视智能驾驶市场。目前,ADAS 正在成为汽车安全功能的标准配置,从技术和市场的现状及趋势来看,未来自动驾驶将继续依靠辅助驾驶来提高驾驶的安全和舒适。这也就意味着今后车企需要进一步提升车辆的感知能力,以实现更高的安全性和可靠性。

汽车智能化驱动 更多创新应用待挖掘

随着车载传感器技术的日趋成熟,近两年汽车行业在基于视觉的 ADAS 功能研发方面取得了长足的发展,然要实现从 ADAS 向高级别自动驾驶的跨越,还面临多方面的技术难题。鉴于此,除了已经普及的 ADAS 功能,当前越来越多的车企开始探索摄像头、毫米波雷达以及激光雷达在车内的更多创新应用,在提升整车安全性的同时,为用户提供更好的用车体验。

比如沃尔沃正计划为其所有基于 SPA2 架构的新车型引入驾驶员监控摄像头。根据沃尔沃的设想,当醉酒、受毒品或药品影响的驾驶员未对警告信号做出反应,并且有发生严重伤亡事故的风险时,车辆将自动采取干预措施,包括限制车速、启动沃尔沃随车管家提供救援等服务,如果都无效,车辆会将主动减速和安全停车作为最终的措施。

与此同时,沃尔沃还计划开发一款车载摄像头,用于监控司机的行为和某些健康指标,并准确分辨出哪位乘员在驾驶车辆,从而根据对应乘员的个性化需求相应地调整车辆设置,以符合个人喜好。因为司机的行为是否符合法规、精神及健康状况是否良好,很大程度上直接影响了驾驶员的行车安全。这也恰恰表明,无论是对于现阶段的驾驶辅助,还是未来更高级别的自动驾驶汽车,车载摄像头均已经成了不可或缺的硬性指标。

此外还有一些创新的传感器解决方案也在不断被提出来。最近大陆集团研发了一个整合式摄像头系统,该系统包含一个对内红外摄像头和一个对外摄像头,既可以监测驾驶员的情况,持续监控驾驶员是否在执行驾驶操作,同时还能够检测车辆前方的交通状况。特斯拉则计划用摄像头确定车内乘客数量,进而实现一系列的个性化设置。

虽然目前这些技术方案还处于前期研发阶段,但依靠多传感器的融合为车辆提供更高的安全性和舒适性俨然成了主流。一个典型的例子是特斯拉,其 Autopilot 2.0 就在车身四周安装了 8 个摄像头,包括 3 个不同焦距的前置摄像头、 2 个侧摄像头以及 3 个后置摄像头,视野范围基本实现了 360°全车覆盖。

长远来看,未来单车上所搭载的传感器数量和种类还有望继续增加,到 2030 年或将达到 29 个。基于此趋势,如何让多个传感器协同工作,进一步提升车辆的感知能力,成了当下汽车行业亟待解决的问题。

自动驾驶方兴未艾 多传感器融合才是未来

尽管在获取车辆、行人以及红绿灯等环境信息方面,摄像头凭借其可以准确识别物体属性的特点,拥有出色的表现,其局限性亦不容忽视。特别是在强光、雨雪、大雾等恶劣环境下,摄像头的识别精度容易受到影响,再加上基于摄像头的 ADAS 解决方案,往往需要汽车具备强大的计算机视觉能力,如果后者达不到要求,也会影响最终的感知结果。

另一方面,如果在 ADAS 系统中只使用单纯的毫米波雷达,同样难以满足自动驾驶汽车的精准感知需求——毫米波雷达虽然穿透力强,但成像效果还有待进一步的优化。

“因此,优势互补,多传感器的融合正成为自动驾驶的重要发展趋势。” 中国国际光电博览会秘书长杨耕硕表示。法雷奥中国 CTO 顾剑民也认为,传感器的融合、感知的冗余是保证自动驾驶安全的一个必要条件。“因为每个传感器都有其长处和短处,人类驾驶汽车尚且需要眼睛、耳朵包括导航的辅助,自动驾驶也需要。”顾剑民表示。

事实确实如此,近两年越来越多的企业开始探索基于毫米波雷达和摄像头的多传感器融合方案,来实现更优秀的 ADAS 功能。例如威马汽车的 Living Pilot 驾驶辅助系统,采用的就是摄像头+毫米波雷达的融合方案,传感器多达 20 个,包括 1 个前置单目高清摄像头、3 个毫米波雷达、4 个全景摄像头和 12 个超声波雷达。

几何 A 作为吉利旗下全新纯电动车,所搭载的 L2 plus 智能主动驾驶系统采用的也是摄像头+毫米波雷达的融合方案。凭借该传感器组合,几何 A 可实现 RCW 后方碰撞预警系统、 DOW 开门预警系统、LKA 车道保持系统等多种 ADAS 功能,极大地提升了驾驶安全。类似的新车还有很多,可以预见的是,在未来一段时期内基于摄像头、毫米波雷达等传感器的融合将成为市场的主流趋势。

此外对于自动驾驶,本土化研发也非常重要。除了技术复杂度高,自动驾驶的难点还在于场景的复杂性,尤其是中国的交通场景与欧美等地区有着明显的不同——中国的多样性道路条件对行车安全提出了很大的挑战,再加上驾驶习惯及交通规则的差异,如果研发过程没有紧密结合中国实际驾驶场景,研发者对中国交通环境缺乏深入且准确的理解,直接把国外的自动驾驶解决方案引入国内,很可能会“水土不服”。简言之应用于国内市场的自动驾驶,研发过程需要考虑如何满足中国驾驶者的现实需求和驾驶习惯。

责任编辑:ct

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