特斯拉Waymo邁上自動駕駛殊途,智能傳感器如何突圍?
算力大爆炸
從當下成熟的“以攝像頭為主導”的自動駕駛視覺方案,到未來“攝像頭+激光雷達”的融合,中國企業(yè)的市場布局也顯示了它的“成熟”。
生物學研究表明,人類獲取外界信息75%依靠視覺系統(tǒng),而在駕駛環(huán)境中,這一比例甚至高達90%。從這個意義上說,要讀懂自動駕駛,得先讀懂自動駕駛的“眼睛”。
對于汽車而言,要讓它在各種天氣和環(huán)境條件下“看”得見,車載攝像頭和雷達傳感器的研發(fā)是自動駕駛技術破局的開端。
在這樣的前提下,美國率先于1980 年就開啟了自動駕駛汽車在軍事領域的應用。美國的國防高級研究計劃局(DARPA)和卡內基梅隆大學,分別以攝像頭為主、其他傳感器為輔開發(fā)出不同的自動駕駛汽車的原型。
由此開始,無論是攝像頭,還是包括激光雷達、超聲波雷達、毫米波雷達在內的其他傳感器,發(fā)展規(guī)模呈現(xiàn)幾何式增長。以攝像頭為例,HIS數(shù)據(jù)顯示,作為手機產(chǎn)品之外的第二大應用場景,車載攝像頭全球出貨量預計會在2020年突破8000萬顆,相比2016年的4000萬顆再翻一倍。
但是,為了更好地“看見”,業(yè)界已然形成兩條截然不同的技術路徑:一條以攝像頭為主導,另一條以激光雷達為主導。那么,技術層面到底孰優(yōu)孰劣,產(chǎn)業(yè)層面中國企業(yè)又將如何發(fā)展?
技術路徑:特斯拉代表現(xiàn)在,Waymo代表未來?
以視覺為主導的方案是以攝像頭為主導,配合毫米波雷達+超聲波雷達+低成本激光雷達。特斯拉比較典型,但更為激進,創(chuàng)始人馬斯克自研攝像頭并堅持在其方案中不加入激光雷達。而另一條路徑則是激光雷達主導的方案:低成本激光雷達(主導)+毫米波雷達+超聲波傳感器+攝像頭,典型的代表是 Google Waymo。
首先,由于超聲波雷達和毫米波雷達分別在泊車和煙無灰塵場景下,技術有其不可替代性和成本可控性,已經(jīng)成為上述兩條路徑都繞不開的技術支持。
至于攝像頭和激光雷達,從技術層面來說各有千秋:
攝像頭技術相對成熟,優(yōu)勢在于成本低廉,支持基于深度學習的類型識別,但易受天氣、環(huán)境光等因素影響,且無法有效獲得三維信息。
激光雷達工作在紅外和可見光波段,用發(fā)射激光束探測目標的位置、速度等特征量,實現(xiàn)精準建模,且探測距離遠。目前常見的有 8 線、16 線、 32 線激光雷達。激光雷達線束越多,測量精度越高,安全性越高。
但梳理攝像頭和激光雷達的成本便可發(fā)現(xiàn),2018年攝像頭的單價約100美元,而激光雷達的單價則高達20000美金。以同樣實現(xiàn)L4級別的自動駕駛為目標,公開資料稱谷歌Waymo自己組建團隊研發(fā)激光雷達的硬件,把成本削減了90% 以上,基本上是 7000 美金左右,而相同的技術水平如果用攝像頭,成本約在1000美元以內。也就是說,攝像頭的成本遠遠低于激光雷達。
那為何Waymo還執(zhí)著于激光雷達路線?原因在駕駛數(shù)據(jù)的精確性。
通過攝像頭只能獲得2D平面數(shù)據(jù)、地面異形識別障礙、工作易受外部條件干擾等缺陷導致攝像頭獲取的數(shù)據(jù)相對粗糙,而汽車作為關乎乘客生命安全的第三空間,激光雷達能獲取更為精確的駕駛數(shù)據(jù)和其他傳感器抗衡。
廣發(fā)證券在研報中指出,對于單價上萬的激光雷達,初步判斷降價周期或已開啟,集成商已開始批量采購。具體的案例是Veoneer在2018年從一家全球性的OEM獲得第一筆大批量商業(yè)化激光雷達訂單。業(yè)內人士預判在激光雷達單價降至1750元以下時將會大面積投產(chǎn)。
因此,從這個階段的實操層面來講,攝像頭為主導是主流,但是未來隨著激光雷達成本的降低,預計 2025 年達到L4 階段時,激光雷達將獲得發(fā)展契機。猶如,特斯拉代表現(xiàn)在,Waymo代表未來。
產(chǎn)業(yè)格局:國內企業(yè)有望在攝像頭市場突出重圍
國元證券在研報中指出,預計到2025年,我國智能傳感器市場將直逼800億元,其中毫米波雷達80億元、激光雷達與超聲波雷達192億元、攝像頭傳感器315億元。
首先在毫米波雷達領域,關鍵技術被外商壟斷,集中化程度高,主要玩家有大陸、博世、電裝、 奧托立夫、Denso、德爾福等傳統(tǒng)零部巨頭。而且不幸的是,海外廠商采取技術封鎖,國內自主車載毫米波雷達產(chǎn)品總體仍處于研制階段。即便國內企業(yè)加速追趕,研發(fā)的主流產(chǎn)品是在精度和探測距離上略遜一籌的24GHz毫米波雷達。該領域出現(xiàn)了一批國內新興挑戰(zhàn)者,如華域汽車、保隆科技、德賽西威等,但與海外廠家不管在技術實力和市場占有率上仍有較大差距。
其次在超聲波雷達領域,它作為倒車雷達的主流傳感器,搭載率已經(jīng)達到 45.2%。和毫米波市場不同,雖然超聲波雷達市場一樣由海外企業(yè)占據(jù)——博世、日本村田、日本尼賽拉等,但國內奧迪威和同致電子仍具有較高的競爭力。奧迪威是國內領先的超聲波傳感器生產(chǎn)商,2017年奧迪威車載超聲波傳感器的銷量為3000萬個,國內市場占有率達30%,全球倒車雷達市場占有率達9%。臺灣同致電子其核心產(chǎn)品為倒車雷達,2016年成為亞洲倒車雷達OEM市場第一供應商。
在代表未來自動駕駛核心傳感器——激光雷達領域,核心技術主要掌握在 Velodyne、Ibeo、Quanergy 三家海外企業(yè)中。美國 Velodyne 的機械式激光雷達起步較早,技術領先,同時與谷歌、通用汽車、福特、Uber、百度等全球自動駕駛領軍企業(yè)建立了合作關系,占據(jù)了車載激光雷達大部分的市場份額。
而攝像頭這個目前自動駕駛最為成熟和主流的車載傳感器,50%以上的全球市場被臺灣大立光電、舜宇光學和玉晶光電三家中國企業(yè)瓜分,市占率分別為34.5%、9.4%、9.4%。根據(jù)測算,預計攝像頭傳感器 2019年攝像頭市場規(guī)模達到150 億元,進入 L3 階段,2020 年和 2025 年市場規(guī)?梢赃_到 205 億元和 315 億元,2016-2025 年復合增長率 達到 17%左右。
汽車“看”得見的未來發(fā)展空間巨大,格局遠還未定,唯一確定的是在目前以攝像頭為主導的自動駕駛視覺方案中,中國企業(yè)已占據(jù)先機。
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