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车联网商业化拐点将至,产业技术发展方向逐步清晰(上)

供稿人:殷媛媛  供稿时间:2018-9-4   关键字:车联网  自动驾驶  

在接近2017年尾声的时候,北京市一举发布《北京市关于加快推进自动驾驶车辆道路测试有关工作的指导意见(试行)》和《北京市自动驾驶车辆道路测试管理实施细则(试行)》两份指导性文件推进自动驾驶路测,以鼓励、支持、规范自动驾驶汽车相关研发。在北京率先放开路测,是继同济大学汽车学院汽车安全技术研究所所长朱西产在2017年世界智能网联汽车大会期间透露国家有可能发布首张自动驾驶上路测试牌照后释放出来的又一重大信号,那就是无人驾驶的商业化落地的春天即将到来。在这一背景下,新兴的高速网络通信、先进的环境感知、大数据计算、智能控制等技术正成为汽车行业普遍关注的重点,本文将揭示日趋清晰的无人驾驶汽车产业技术发展方向。

一、驾驶智能化:从ADAS到无人驾驶,逐渐往系统集成倾斜

从ADAS辅助驾驶到无人驾驶的演进路径中,模块化的供应体系正在建立,系统集成正扮演着更重要的角色。无人驾驶是汽车驾驶智能化升级的最终方向,在从传统的汽车演进到无人驾驶的进程中,仍然需要长时间的发展。高级驾驶辅助系统,即ADAS,是实现无人驾驶的近阶段目标,目前技术已经成熟,是最先有望大范围实现商用的自动驾驶技术。

1、ADAS三大端口:感知层、决策层、执行层正在统一

ADAS是自动驾驶的基础。从整个ADAS辅助驾驶系统的架构来讲,系统级别可以分为三个层级,分别是前段的感知层、中端的算法决策层和后端的执行层。感知层包括信息中端和传感器等,包括雷达、摄像头、V2X通信及GPS等子系统;算法决策层则决定了车辆在面对不同境况时候的做出的应对措施,对应的是具体雷达系统或者摄像头系统的判断算法和决策算法;而执行层代表的则是各类执行部件如制动及转向,经由算法决策层面做出的判断从而执行高级辅助驾驶的措施。不论从ADAS还是从自动驾驶来考虑,这三个层级都构成了智能驾驶系统的基础架构。

1ADAS系统的三个层级

资料来源:清华大学

从行业的演进路径来看,ADAS及自动驾驶的发展过程中已经逐步走出了智能驾驶行业奠基的第一步:以单部位的硬件来进行供应链初步的突破。其实,纵观制造型行业的发展,智能制造新兴技术的产业化总是以硬件制造为第一步,随后专业软件算法层面的企业会成为行业的核心技术,到最后整套系统的供应商将会最为受益。智能驾驶的三大传感器——毫米波雷达、摄像头及激光雷达,经过行业的初始发展已经逐步走出纯硬件的阶段,技术的核心逐步推移到软件算法中,而行业中传感器与算法层、执行端整合成为完整智能驾驶系统的供应体系变革正在成为一种趋势。

2、环视系统获中高端车型重视

在近两年推出的新车上,很多高配车以及中端车型都已经配置环视系统,由此可以看出环视系统的实用性已经引起整车厂的足够重视。而根据Displaysearch的测算,目前欧美发达国家已经有超过8%的新车配备环视系统,而新兴市场这一比例仅为2%。预计到2019年,全球配备环视系统的新车出货量将占到总出货量的25%以上。

特斯拉的新自动驾驶系统融合了感知层与算法层,成为独立的整体解决方案。2016年10月,特斯拉宣布所有的特斯拉新车将装配“具有全自动驾驶功能”的硬件系统——Autopilot 2.0。这套系统包括了8个摄像机、12个超声波传感器以及一个前向探测雷达。摄像机将提供360度的视角,最大识别距离250米,其中三个将观察前方,提供冗余以确保安全。特斯拉的摄像头系统将感知层与算法层融合成整体的摄像头解决方案,也是符合了从纯粹的硬件制造商到一体化的系统供应商的行业发展趋势。

1:国内外部分车商关于环视系统的布局进展

资料来源:东北证券

3、雷达技术快速发展

(1)毫米波雷达技术

毫米波雷达指工作在毫米波波段的雷达。通常毫米波是指30~300GHz频域(波长为1~10mm)的电磁波,毫米波的波长介于红外光波和微波之间,因此毫米波兼有微波制导和光电制导的优点。毫米波雷达在雷达探测、高速通信、导弹制导、卫星遥感、电子对抗等军用领域均有广泛的应用,而近年来随着毫米波器件水平的提升,电路设计技术、天线技术等相关技术日益发展和不断成熟,车载毫米波雷达的应用也获得了很大的发展。

2:奔驰S级采用4个毫米波雷达

资料来源:奔驰官网

以博世为代表的供应商正在推出以毫米波雷达为核心的ADAS整体解决方案。目前来说,毫米波雷达的技术主要由大陆、博世、电装、奥托立夫、Denso、德尔福等传统零部件巨头所垄断,特别是77GHz毫米波雷达,只有博世、大陆、德尔福、电装、TRW、富士通天、Hitachi 等公司掌握。博世及大陆2015年汽车雷达市场占有率均为22%,并列全球第一。博世的长距离毫米波雷达产品是其核心产品,探测距离可以达到250米,是目前探测距离最远的长距离毫米波雷达,主要用在自巡航控制系统ACC中。而博世目前在销售毫米波雷达的产品过程中,更倾向于从毫米波雷达到摄像头再到执行部件的一整套辅助驾驶解决方案,而不仅仅只是独立的毫米波雷达的销售,往系统化的供应商集中正在博世的带领下成为行业发展趋势。

3:博世包括摄像头、毫米波雷达、超声波雷达以及制动系统的整体解决方案

资料来源:东北证券

 

(2)激光雷达技术

激光雷达是集激光、全球定位系统(GPS)和惯性导航系统(INS)三种技术于一体的系统,可以获得数据并生成精确的DEM(数字高程模型)。激光雷达的厂商目前分为两大阵营:以美国Velodyne为代表的纯硬件激光雷达提供商,不提供算法产品,只向车企输出原始数据;以及以德国IBEO为代表的提供包括硬件和软件在内的整套自动驾驶解决方案的供应商。目前由于价格比较高昂的原因,激光雷达还无法在ADAS领域做到产业化的阶段,但因为激光雷达精度高、反应时间快、不受杂波影响等特性,随着技术的发展使得价格逐步降下来,未来对准确率及精度要求非常之高的无人驾驶领域必然更倾向于大规模使用激光雷达传感器。以目前激光雷达的行业进度来看,以Velodyne为代表的硬件提供商和以Ibeo为代表的系统供应商还无法说是孰优孰劣,但随着行业的发展,从纯硬件的制造往一体化的系统供应转型是趋势。

4、多传感器融合是必然趋势

智能驾驶行业的终极目标是做到无人驾驶,而无人驾驶对安全性的要求极高,因此从感知端传感器的角度出发,汽车上每多一种传感器融合使用,汽车相应的探测精度越高,而安全性也越强,因此未来做到毫米波雷达、视频摄像头、激光雷达、红外探测仪等多种传感器的融合是必然趋势。

 


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