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竞争是必然、协作是必须 自动驾驶传感器未来“

2019-09-19 15:18栏目:商业
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据麦姆斯咨询介绍,近些年,自动驾驶汽车发展迅猛。Waymo自动驾驶车队,亦或首款搭载激光雷达(LiDAR)的奥迪A8,都表明了这个领域的高热度。不过,当前的“自动驾驶”车辆包含两种类型:其中之一是嵌入了多种传感器的无人驾驶汽车,搭载摄像头、激光雷达和雷达,以实现完全自动驾驶;另一种是配备高级驾驶辅助系统(ADAS)的乘用车,仅嵌入数量有限的传感器,用于实现部分自动驾驶。据Yole近期更新的《汽车和工业应用的激光雷达-2019版》报告预测,到2024年汽车激光雷达市场规模将增长至42亿美元。

竞争是必然,协作是必须 自动驾驶传感器未来“都挺好”

无人驾驶车辆使用多个激光雷达系统来映射周围环境,为了确保乘员安全,激光雷达必须和摄像头、雷达相结合,才能实现传感器之间的高度安全冗余

能够监测驾驶环境的3级ADAS目前仍然有一定的不确定性,因为原始设备制造商(OEM)的目标是部分自动化。对于这一层级的自动驾驶,OEM将定义汽车自动驾驶的使用案例,即车辆何时可以自动驾驶。目前,OEM通常指向两种用例:交通拥堵和/或高速公路驾驶。例如,OEM将选择何时启用自动驾驶模式,并且可以定义避免夜间状况。OEM的这些选择主要出于成本驱动,将直接影响ADAS车辆中嵌入的传感器类型和数量。

此外,传统传感器的性能仍在不断提高,摄像头、雷达和超声波传感器的组合成本更低,并且足以满足这种自动驾驶水平的需求。由于其成本应该仍然可以为客户所接受,所以这种解决方案可供大部分OEM应用。而对于高端OEM和豪华车型的ADAS产品系列,客户有意愿采用最新的技术,从而能够实现差异化,可以提供另一种应用激光雷达的解决方案。这种解决方案可以提供更高级的功能,或增加更多的自动驾驶场景。

自动驾驶汽车需要全面把握周围的环境信息,才能安全行驶。有许多传感器可用于向自动驾驶车辆提供这些信息,包括摄像头和全球导航卫星系统(GNSS)传感器等。不过,只有三种传感模型可以提供直接距离测量:用于短距离测距的超声波传感器,用于物体探测的雷达,和用于3D环境感知的激光雷达。

现在,这些传感器既可用于乘用车,也可用于无人驾驶汽车,但应用之间存在差异。乘用车具有有限的自动驾驶能力,而根据定义,无人驾驶汽车必须依赖传感器冗余实现完全自动驾驶。由于空气会造成超声波大幅衰减,因此,超声波传感器的探测范围被限制在数米,它们主要用于泊车辅助。雷达在乘用车中通常用于自适应巡航控制(ACC)和自主紧急制动(AEB)。因此,在Yole最新的《汽车雷达和无线通信-2019版》报告中预测,汽车雷达市场规模将在2024年超过80亿美元。

无人驾驶汽车既可以使用具有大型天线阵列的4D成像雷达,实现低于1°的角度分辨率,也可以使用数十个小型超宽带高分辨率雷达。不过,目前4D成像雷达的尺寸大于10 x 10 cm,这使得常规汽车设计师不太待见它们。同时,超宽带雷达的探测范围也局限在数十米内。而价格高达数千美元的激光雷达,对于汽车制造商来说没什么吸引力。不过,它们高达200米的探测范围、0.1°的角分辨率等高性能,受到无人驾驶汽车公司的广泛青睐。

毫无疑问,未来这些技术还将继续发展。其中一个推动因素,是将它们集成到乘用车中,以实现3级ADAS。在2019年,3D雷达将走向市场,带来垂直视场和多普勒传感能力。3D雷达、摄像头和GNSS的传感器融合,或将足以达到3级ADAS所需的车道级精度。这种情况或将严重影响激光雷达的业务发展,限制激光雷达在汽车市场的应用。

此外,4D成像雷达的进一步开发,有望使其适用于个人乘用车辆。首批商业化产品可能会在2025~2030年上市,正好赶上4级ADAS的市场渗透。对于激光雷达传感器,得益于MEMS光学扫描和Flash激光雷达光电探测器阵列等新技术的应用,预计将使激光雷达传感器的价格在同时期获得大幅下降。激光雷达售价降低的另一个关键因素是市场规模效应,产量的规模化导致价格下降。

传感器产业炙手可热,没人可以真正预知4级ADAS及以后的传感器组合最终会如何发展。因此,产业正在投资未来最有前景的技术。雷达和激光雷达的性能和成本竞赛已经开始,竞争有利于推动自动驾驶技术的不断向前。这值得我们密切关注!