車用傳感器技術迎來發展的黃金機遇期

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文|於見專欄,編輯 | 于斌

智能化已成為汽車產業的重要發展方向之一,近幾年各車企都在該領域加速佈局,在此基礎上,市場對車用傳感器的整體需求也迎來了爆發式增長。

以激光雷達、4D成像毫米波雷達等為代表的多傳感器融合感知技術勢必會成為以後大多數智能網聯汽車的標配,尤其是在未來2-3年內,激光雷達的產量與裝車量也將會出現大幅度提升。

汽車智能化推動傳感器技術的快速進步

我們可以預見的是,汽車智能化已經是大勢所趨,Statista的數據預計,今年自動駕駛領域的市場規模將達到1200多億美元,未來幾年先進駕駛輔助系統(ADAS)將會逐步開始商業化應用,且更高級別的自動駕駛技術也是呼之欲出。

IDC預測,從2020年至2024年,全球自動駕駛汽車的出貨量將從2773.5萬輛增加到2024年的5424.7萬輛,屆時L3級別自動駕駛汽車的出貨量有近70萬輛,自動駕駛汽車的滲透率將超過5成,年複合增長率為18.3%。

在自動駕駛技術快速發展的背景下,麥肯錫預測從2020年至2030年,ADAS及AD系統所需傳感器的市場規模將由130億美元增長到430億美元。

目前自動駕駛汽車對周圍環境的探測有兩種方式,一個是重算法的視覺感知模式,另一個是以雷達為主的多傳感器融合感知模式,這其中又以後者為主流,它以雷達作為主要的環境探測設備,車用雷達能提高系統探測的精準度與可靠度,進而大幅提升汽車整體的安全性能。

按照探測原理來劃分,車用雷達又可以分為激光雷達、毫米波雷達和超聲波雷達,激光雷達具有精度高、探測距離較遠、抗干擾能力強等優點,能夠提供三維深度信息,如蔚來ES7的圖達通獵鷹半固態激光雷達,探測距離可達500米,不僅看得較遠也看得更準。

毫米波雷達對天氣與環境的適應力更強,探測距離一般在200米左右,但對複雜場景的分辨能力較弱,超聲波雷達的生產成本較低,多作為激光雷達和毫米波雷達的輔助與補充,主流產品有24G 和77G這兩種規格,其中77G的波長範圍小於4mm,能識別距離最遠250米的物體,可用於中長距離的駕駛環境探測。

特斯拉一直是視覺感知技術的踐行者,去年中旬,特斯拉推出了只用攝像頭作為傳感器的駕駛輔助系統FSD,未來搭載FSD 10.13版的汽車還能在沒有地圖數據的陌生環境中行駛,視覺感知簡單來説就是用攝像頭來模擬人的雙眼,幫助自動駕駛汽車看清楚其周圍的環境。

但目前該技術尚無法達到人眼的視覺水平,還需要通過長時間的數據積累與算法迭代升級來提升探測能力,並且無論是雙目攝像頭還是三目攝像頭,都只能探測到部分深度數據,當距離越遠時,探測數據的準確性就會逐漸下降。

與車用雷達相比,視覺感知技術所需的算法就更為複雜,不過好在其硬件成本相對較低,在未來車用雷達逐步應用新技術且開始大規模量產以後,兩者之間的成本差距有望逐漸縮小。

值得關注的是,未來依靠雷達的高級別自動駕駛不會只用單一的傳感器來實現,多傳感器融合已經成為業內共識和發展趨勢,激光雷達、毫米波雷達、超聲波雷達、攝像頭等設備會根據需要被搭配使用,這樣的組合也可以充分發揮不同傳感器技術之間的互補性,進一步提升探測效率與行車安全。

車載激光雷達的商業化應用開始提速

今年可以説是激光雷達的量產元年,東吳證券預測,今年搭載激光雷達的汽車銷量將會達到20萬輛,造車新勢力如理想、蔚來、哪吒、小鵬、威馬等車企先後發佈了搭載激光雷達的新車型,如小鵬G9、蔚來ET7、埃安LXPLUS、理想L9等。

傳統車企如比亞迪、長城、吉利等也有不少車型搭載了激光雷達以提高產品的競爭力,各種級別智能汽車平均搭載激光雷達的數量為1-4顆。

國信證券預測,從2021年至2025年,激光雷達的市場規模將從21億元增加到2025年的541億元,年複合增長率為126%,未來幾年,激光雷達的市場需求增勢迅猛,其商業化應用步伐也在加速。

Stellantis計劃與寶馬合作,在2024年提供L3級別的駕駛服務,之後還將繼續推出L4、L5級別的自動駕駛服務,從2024年起,汽車零部件供應商法雷奧將向Stellantis集團提供第三代Scala激光雷達,以滿足Stellantis對L3級別自動駕駛汽車的製造需求。

法雷奧的數據顯示,相比上代產品,其第三代Scala激光雷達的分辨率提高了12倍,探測距離增加了3倍,監控視角拓展了2.5倍,使用該型雷達能夠看到200米以外的物體。

今年蔚來計劃交付ET5,和ET7一樣,該車型也搭載了圖達通的激光雷達,在今年7月份,圖達通下線了第一萬台Falcon激光雷達,這也是全球首款實現量產並應用到汽車上的高性能激光雷達。

如今汽車智能化的浪潮已經是波濤澎湃,對大多數車企而言,激光雷達是實現高級駕駛輔助和無人駕駛技術的重要部件,沙利文的數據顯示,2025年全球激光雷達的市場規模將達到135.4億美元,從2019年至2025年,激光雷達市場的年複合增長率可達64.5%,到2025年,國內在這方面的市場規模也將在40億美元以上。

近幾年國內企業在該領域的成長速度總體上比較快,Yole的統計數據顯示,在去年的全球車載激光雷達市場,法雷奧的市場佔有率位居第一,佔比高達28%,國內企業的份額佔比合計為26%,其中速騰聚創和大疆分列前兩位,份額佔比分別為10%、7%,排在其後的是圖達通、華為與禾賽科技,份額佔比均為3%。

隨着市場規模的不斷擴大,國內廠商正在加速崛起,在已經開始商業化應用的眾多產品中,速騰聚創生產的激光雷達已被安裝在40多款車型上。

目前制約激光雷達快速普及的首要因素仍然是成本,具體而言就是雷達製造成本與使用中的維修維護成本偏高,另外極端的雨雪和霧霾天氣也會影響雷達性能的充分發揮。

4D成像毫米波雷達是青出於藍而勝於藍

當前激光雷達正面臨着一個強有力的競爭對手一一4D成像毫米波雷達,傳統毫米波雷達只能探測距離、方位和速度,4D成像毫米波雷達由於增加了對高度的數據解析能力,從而能重構出更為詳實精準的環境信息。

在傳統2D毫米波雷達的基礎上,4D成像技術實現了對縱向空間的感知,它能更好地解析障礙物的各種特徵,同時也帶來了探測精度、靈敏度、分辨率等系統性能的全面升級,在搭配其他類型傳感器後,汽車整體的環境感知能力還能得到進一步增強。

與激光雷達相比,4D成像毫米波雷達在精準度方面的差距也在持續縮小,自前年Waymo推出4D毫米波雷達以來,大陸集團、恩智浦、德州儀器、博世等企業都先後發佈或更新了4D成像毫米波雷達方案。

採埃孚將在今年正式向上汽集團供應4D成像毫米波雷達,與此同時,威孚高科、保隆科技、楚航科技等國內企業也加大了投入力度,在4D成像毫米波雷達這一賽道,國內企業的研發進度也是比較快的,早在2020年華為就展示過4D成像毫米波雷達。

有業內人士認為,4D成像毫米波雷達代表了雷達傳感器技術的創新發展方向,市場應用前景廣闊,中金公司預計,從2022年至2025年,國內4D成像雷達市場的年均複合增長率分別為34%、64%和88%。

相比激光雷達,4D成像毫米波雷達在價格方面的優勢比較明顯,一般在幾百元左右,而激光雷達的生產成本則普遍在幾千元這個區間段,4D成像毫米波雷達的生產成本約為激光雷達的10%至20%。

由於相關技術仍正處於發展初期,因此其產品的性能還有進一步提升的空間,綜合性能、成本等多方面因素,可以預見,憑藉性價比的優勢,4D成像毫米波雷達未來將會在L3級別以上的自動駕駛賽道佔據一席之地。

結語

「於見專欄」認為,隨着自動駕駛級別的逐步升級,自動駕駛汽車對外部環境探測感知的要求只會是越來越高,在未來相當長的一段時間內,傳感器技術仍然會存在多種技術流派齊頭並進的發展格局,且多傳感器融合感知技術路線也開始為越來越多的企業所接受。

隨着雷達技術逐漸走向完善與成熟,相信用不了多久,就會有更多激光雷達、4D成像毫米波雷達的新產品迎來大規模量產的那一天。

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