智能网联涌潮,汽车传感器市场愈发打开

在全球汽车市场低迷的当下,零部件行业日子也难过。不过,随着更多智能网联功能“上车”,传感器作为感知系统的“刚需”,市场配套逆势上扬。记者了解到,国内外汽车零部件供应商积极布局自动驾驶传感器领域,以车载摄像头、毫米波雷达和激光雷达三大核心部件为代表,随着其产业链上下游的发展,相关企业迎来增长机遇。

车载摄像头

ADAS作为无人驾驶的前奏,正随着技术的应用加速渗透。2017年工信部、国家发改委、科技部联合印发的《汽车产业中长期发展规划》提出,到2020年,汽车驾驶辅助、部分自动驾驶、有条件自动驾驶技术在新车上的装配率将超过50%,网联式驾驶辅助系统装配率将达到10%,满足智慧交通城市建设需求。未来,随着系统成本的下降,ADAS产品将全面渗透低端车型。至2020年,ADAS的总渗透率有预计可达到50%,新车装配率有望达到100%。

车载摄像头一直被誉为自动驾驶之眼,是实现众多预警、识别类ADAS功能的基础,是智能驾驶必不可少的基础传感装置。车载摄像头相对于雷达等车载传感器价格更加低廉,易于普及应用。近些年,ADAS功能逐渐“落地”,车载摄像头的产品可靠性、成熟度也实现了长足进步。

据介绍,车载摄像头主要包括内视摄像头、后视摄像头、前视摄像头、侧视摄像头、环视摄像头等。高端车型配备的摄像头可多达8颗,用于辅助驾驶员泊车或触发紧急制动等功能。摄像头在汽车上的应用如今愈发多元,包括DMS(驾驶员监控)、CMS(乘员监控系统)、双目、三目、夜视等各种产品形态,迅速扩大了汽车视觉的市场空间。2020年3月,Waymo发布最新的第五代自动驾驶系统,车内各处的摄像头多达29颗,通过相互重复覆盖的视角,可识别出500米外位置的道路交通指示牌。

摄像头成功取代侧视镜后,汽车上的摄像头数量将达到12颗。而随着技术和市场的发展,L3级以上自动驾驶车型对摄像头的需求将增加,单车多摄像头将成为趋势。ADAS视觉系统使用摄像头采集图像信息,通过算法分析出图像中的道路环境,因此摄像头及其芯片是ADAS的核心组成部分。随着ADAS系统搭载率的提升,车载摄像头未来将成为摄像头芯片主要市场之一。数据显示,2019年全球车载摄像头的出货量约为2.5亿颗,预估2020年将达3.2亿颗,2021年将达4亿颗。

今年以来,多家企业推出了摄像头新技术与新应用。首先是汽车驾驶室摄像头的应用开始“落地”。今年6月,福特汽车表示,其电动汽车Mach-E将配备驾驶室摄像头,用于车辆处于辅助驾驶状态时对司机视线及头部位置进行监控。同期,特斯拉也公布了驾驶室摄像头的第一个功能,通过OTA之后,该款配置将自动记录碰撞或安全事件发生前的图像和短视频,完成性能改进。此外,雷克萨斯ES300h首次在量产车型上使用摄像头,取代传统外部后视镜。摄像头拍摄的图像传输到车内高分辨率监视器中,不仅使驾驶更安全,而且还可减少风阻。雷克萨斯方面表示,摄像头与监视器结合,可在所有驾驶条件下,提升车辆后方以及与其他车辆相邻区域的可见度,同时还能消除盲点。此外,其自动广角功能能使车辆转向、倒车更简便、更安全。

近期,采埃孚宣布,首款完整的基于单摄像头的L2级自动驾驶系统已经搭载在一家自主品牌SUV领军车企的热销车型上,支持十字路口场景的增强型的自动紧急制动(AEB)、智能自适应巡航控制(iACC)、交通拥堵辅助(TJA)、智能巡航辅助(ICA)、紧急车道保持(ELK)、智慧躲闪、智慧灯光以及道路标志识别等功能。该项目由采埃孚中国团队负责开发,目前在中国市场开始量产。

智驾科技(MAXIEYE)创始人周圣砚告诉《中国汽车报》记者,在车载摄像头领域,单目、双目产品都有应用,目前性价比最高的是单目视觉方案,同时摄像头与毫米波雷达融合也是当前的一个主要发展方向。不过,车载摄像头解决方案的挑战在于感知性能指标仍需突破,包括测距精度、三维立体感知构建、感知实时性、可靠性等方面。

中国物联网产业联盟副秘书长贺思聪在接受记者采访时表示,从去年三季度开始,上游原材料价格开始松动,摄像头等感知类产品的边际成本有所降低,国产替代品不断增加。“得益于在消费品市场的发展,国产摄像头企业有了大量积累,也在逐步推出车规级产品,长期来看,非常有竞争力。”他介绍道。

目前,博世、大陆、安波福、电装、法雷奥、维宁尔、采埃孚等外资零部件一级供应商,占据车载摄像头前视单目市场90%以上份额。国内ADAS视觉厂商主攻环视、后视以及商用车ADAS视觉等领域。

毫米波雷达

与激光雷达和摄像头相比,毫米波雷达的测量距离较远,且在雨雪等恶劣天气情形下能维持稳定工作,常常与摄像头及其他传感器一起组成综合解决方案,实现包括ADAS在内的自动驾驶功能。

毫米波雷达的主要特点包括穿透能力强,不受天气影响;体积小巧紧凑,识别精度较高;可实现远距离感知与探测。正因为这些优势,毫米波雷达目前在汽车防撞传感器中占比较大,根据IHS的统计,毫米波/微波雷达+摄像头在汽车防撞传感器中占比达到了70%。

随着ADAS渗透率的提升,毫米波雷达的搭载率也大幅提升。佐思汽研数据显示,2020年1~5月,我国乘用车新车毫米波雷达安装量达140.89万颗,同比增长47.4%,其中77GHz同比增速显著,达69.3%。根据中商产业研究院的预测,2020年全球车载毫米波雷达市场规模将超过50亿美元,国内市场规模将超70亿元。

毫米波雷达是ADAS中的核心测距传感器,性价比优势显著:性能优于超声波雷达,成本远低于激光雷达。在毫米波雷达的频率上,主要有三种波段——24GHz、60GHz、77GHz。24GHz毫米波雷达是目前市场上的主流产品,但随着技术升级正逐渐被性能更优的77/79GHz产品替代。据悉,主要供应商都在力推77GHz毫米波雷达,博世和大陆公布的最新一代77GHz毫米雷达覆盖中、长、短距。目前,毫米波雷达技术主要由大陆、博世、电装、奥托立夫、德尔福等传统零部件巨头所垄断,特别是77GHz产品。近年来,国内企业陆续量产24GHz毫米波雷达,并加快77/79GHz产品研发。

森思泰克总经理秦屹认为,随着技术的演进,毫米波雷达历经迭代,探测范围实现了从近程到远程,测量精度也逐渐提高。在ADAS这样一个对产品安全性、可靠性要求比较高的领域,毫米波雷达拥有很难撼动的地位。据介绍,广汽蔚来合创品牌的首款量产车型HYCAN 007采用了森思泰克自主研发的STA79-4车内成员检测雷达,以非接触的方式探测指定区域内的生命体征,避免出行过程中意外滞留事件的发生

“毫米波雷达主要用于ADAS感知测距,配合视觉摄像头融合应用。目前,毫米波雷达市场主要份额仍被国外厂商垄断,高性价比的国产毫米波雷达是行业所期待的。”一位不愿透露姓名的行业人士说。

对于国产毫米波雷达的发展,汽车电子技术专家黄武陵也给出了类似的看法。他提出:“面向高速公路和城市道路环境,毫米波雷达的应用是智能汽车的强需求,期待更多成熟的国产77GHz毫米波雷达产品出现。”

在应用场景上,毫米波雷达主要用于驾驶座舱和乘员监测、自动泊车、车路协同和智能交通等场景。以驾驶员监测为例,近距毫米波雷达和视觉传感器一起实时识别车内情况,与机械和电子系统进行交互,提供必要的安全保障。

在自动驾驶的解决方案中,摄像头可以识别不同的物体,在物体高度、宽度测量精度,车道线识别、行人识别准确度等方面有优势,但容易受光照、天气等因素影响。毫米波雷达可穿透尘雾、雨雪、不受恶劣天气影响,但其难以识别车道线、交通标志等元素。所以,“毫米波雷达+摄像头”融合的解决方案可以做到取长补短,被不少整车企业所采用。

激光雷达

在目前自动驾驶汽车的众多传感器中,激光雷达几乎被公认为是“C位”担当。这主要是由于激光雷达具有几大明显优势:首先是超高的分辨率,激光雷达发射的光波的频率比微波高出2~3个数量级,因此具有极高的距离分辨率、角分辨率和速度分辨率;二是测量精度更高,激光雷达可直接获取目标的距离、角度、反射强度、速度等信息,生成目标的立体维度图像;三是抗干扰能力强。

换句话说,激光雷达能克服摄像头和毫米波雷达的一些不足,在复杂的交通条件下工作。仅使用雷达和摄像头传感器时,它们不能保证感知系统符合自动驾驶ASIL-D安全标准,激光雷达的加入则为感知系统提供真正的冗余,是确保之后决策层与控制层中每一个板块安全的关键。

如今,激光雷达技术正在不断实现突破。今年7月,自动驾驶技术初创公司Aurora宣布,推出用于无人驾驶汽车的新款激光雷达系统,该款自主研发的产品可探测300米以外的物体。

事实上,随着自动驾驶商业化应用提速,车载激光雷达市场也迎来全新的未来。中商产业研究院的数据显示,到2021年我国车载激光雷达市场规模将超过6亿元,年均增幅将保持在50%以上。目前,奥迪、雷克萨斯、宝马、沃尔沃等主流整车企业将在量产新车上选配激光雷达,融合激光雷达的自动驾驶解决方案也成为了大势所趋。

根据记者掌握的最新信息,Ibeo成为长城汽车首家量产激光雷达供应商,其最新研发的Ibeo NEXT固态激光雷达被应用于WEY品牌的SUV车型上。未来,Ibeo将提供一套支持L3级自动驾驶的激光雷达系统,以实现高速公路长距离自动驾驶。该系统由新型Ibeo NEXT固态激光雷达、控制单元和目标感知软件组成,能与其他系统交互从而达到安全驾驶的目的。

令人欣喜的是,在激光雷达赛道上,自主企业表现格外亮眼。速腾聚创、禾赛科技、北科天绘、镭神智能等厂商逐步拓展市场份额,同时大疆、华为等大型科技公司也跑步入场。禾赛科技自主研发的激光雷达Pandar40已实现量产。该公司近日宣布,已与美国威力登激光雷达公司达成了长期的全球专利交叉许可协议。览沃科技(Livox)正式对外推出了两款面向L3/L4级自动驾驶的高性能、低成本激光雷达产品Horizon和Tele-15。此外,速腾聚创日前正式发布80线激光雷达RS-Ruby Lite,其优势在于成本更低且性能稳定可靠,以进一步突出性价比。

在黄武陵看来,激光雷达现在逐步过渡到半固态和固态,一些自主企业也陆续推出了相应产品,需求方的试用和反馈将推动产品快速迭代,期待更多、更好、价格适中的国产激光雷达进入市场。前述行业人士则告诉记者,激光雷达在测距精度方面有很大优势,现阶段主要应用于L3及以上级别自动驾驶场景应用的测试和开发,但仍面临成本、车规等方面的规模化量产挑战。

专家观点

传感器市场进入“蓝海” 自主企业迎来突围机会

众多调研数据显示,随着智能网联技术的发展,汽车传感器市场渐渐进入一个新的发展阶段,未来增长可期。对于传感器企业来说,如何把握机会,在自主创新中寻找突围机会成为当下重要的课题。梳理自动驾驶三大传感器的技术发展及市场应用后,记者采访了企业代表、行业专家,畅谈自主企业面临的机遇与挑战。

“随着ADAS及更高级别自动驾驶技术的快速普及,今年以来其市场渗透率比去年增加了约10%。而且,随着传感器解决方案更加成熟,整车企业可以提供的整体配置比往年提高不少,今年卖出的车毛利率有所提升。”中国物联网产业联盟副秘书长贺思聪说。

一位不愿透露姓名的行业人士向记者介绍道,国内自2015年起陆续涌现了一批智能驾驶企业,主要采用两条技术路线:以ADAS逐级“落地”为主的渐进式自动驾驶演进路线,以L4级自动驾驶卡车、Robotaxi运营为主的无人驾驶路线。通过产业化的逐步摸索,智能驾驶产业链上下游形态逐步清晰和细分。目前,ADAS相关产品依旧占据智能驾驶产业化的主流,自主企业多数具备前装预警系统的开发能力,部分企业具备环视泊车场景的“落地”能力。而涉及到前向ADAS控制,诸如AEB等功能,能够具备完善且可靠的技术能力的企业仍屈指可数。传统零部件供应商在行业中深耕多年,在对汽车产业的理解方面有很大优势,且与整车企业建立了长期稳健的合作关系,资金实力较为雄厚,但在市场灵活性、技术敏锐度以及新兴业务转型布局方面稍显弱势。创业公司直接瞄准产业的新兴需求,公司体系灵活,有创新活力;弱势在于面临的资金风险较大,相对缺乏对行业的理解和前装量产经验。

在传感器领域,初创公司与传统零部件供应商互有所长,在某些领域的竞争已进行到白热化阶段。对此,汽车电子技术专家黄武陵表示,车载传感器的门槛较高,需要经过一系列的测试和验证。传统零部件供应商在针对车规级产品的设计、测试和验证的经验比较丰富。创业公司则充分利用后发优势进行研发,胜出者往往实现了技术突破,对应用能够起到更大的推动作用。

竞争意味着胜出与淘汰。贺思聪告诉记者,全国有几十家汽车传感器企业,并且数量还在快速增长,它们的规划路径、目标不同,导致最后的竞争结果将产生差异。对于所有自主企业来说,市场的最大挑战就是技术平台期,以目前的技术手段,突破L3级以上自动驾驶市场较为困难。“突破不了最终的高级别自动驾驶市场,渗透率就无法再提高,市场或将在2025年变成‘红海’。在这种情况下,有一些外资企业进行长周期的规划,用决策层和执行层反哺感知系统,一些企业的Know-How是部分自主企业不具备的。”他坦言。

不过,从目前市场情况看,自主企业还是有实力与外资企业“掰手腕”的。黄武陵表示,无论摄像头、毫米波雷达还是激光雷达,国内均有国产替代产品,从量产的各个方面考虑,比如价格及可控性等方面,自主企业具备一定优势。

“目前,国产传感器发展速度很快,除了关键的芯片还没有能力替换外,其他已全部国产化,而且材料工艺也不错,获得了不错的配套机会。”贺思聪说。

作为快速崛起的初创企业代表之一,智驾科技(MAXIEYE)对于企业发展与市场需求之间的平衡有着自己的理解。在其创始人周圣砚看来,随着L2+级自动驾驶系统渗透率逐步提升,自主企业已开始与跨国一级零部件巨头同台竞技。“只有专注于解决前装智能驾驶实际应用场景所面临的客户痛点问题,以技术驱动,配合灵活的本土化开发及服务,才可以赢得更多的市场机遇。从整车前装ADAS装配率和整车智能化水平而言,留给自主企业的市场空间很大。”他说。(作者:赵玲玲 中国汽车报)

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