车用传感器技术迎来发展的黄金机遇期

于见专栏

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· 9月20日

随着雷达技术逐渐走向完善与成熟,相信用不了多久,就会有更多激光雷达、4D成像毫米波雷达的新产品迎来大规模量产的那一天。

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车用传感器技术迎来发展的黄金机遇期

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图片来源@视觉中国

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文|于见专栏,编辑 | 于斌

智能化已成为汽车产业的重要发展方向之一,近几年各车企都在该领域加速布局,在此基础上,市场对车用传感器的整体需求也迎来了爆发式增长。

以激光雷达、4D成像毫米波雷达等为代表的多传感器融合感知技术势必会成为以后大多数智能网联汽车的标配,尤其是在未来2-3年内,激光雷达的产量与装车量也将会出现大幅度提升。

汽车智能化推动传感器技术的快速进步

我们可以预见的是,汽车智能化已经是大势所趋,Statista的数据预计,今年自动驾驶领域的市场规模将达到1200多亿美元,未来几年先进驾驶辅助系统(ADAS)将会逐步开始商业化应用,且更高级别的自动驾驶技术也是呼之欲出。

IDC预测,从2020年至2024年,全球自动驾驶汽车的出货量将从2773.5万辆增加到2024年的5424.7万辆,届时L3级别自动驾驶汽车的出货量有近70万辆,自动驾驶汽车的渗透率将超过5成,年复合增长率为18.3%。

在自动驾驶技术快速发展的背景下,麦肯锡预测从2020年至2030年,ADAS及AD系统所需传感器的市场规模将由130亿美元增长到430亿美元。

目前自动驾驶汽车对周围环境的探测有两种方式,一个是重算法的视觉感知模式,另一个是以雷达为主的多传感器融合感知模式,这其中又以后者为主流,它以雷达作为主要的环境探测设备,车用雷达能提高系统探测的精准度与可靠度,进而大幅提升汽车整体的安全性能。

按照探测原理来划分,车用雷达又可以分为激光雷达、毫米波雷达和超声波雷达,激光雷达具有精度高、探测距离较远、抗干扰能力强等优点,能够提供三维深度信息,如蔚来ES7的图达通猎鹰半固态激光雷达,探测距离可达500米,不仅看得较远也看得更准。

毫米波雷达对天气与环境的适应力更强,探测距离一般在200米左右,但对复杂场景的分辨能力较弱,超声波雷达的生产成本较低,多作为激光雷达和毫米波雷达的辅助与补充,主流产品有24G 和77G这两种规格,其中77G的波长范围小于4mm,能识别距离最远250米的物体,可用于中长距离的驾驶环境探测。

特斯拉一直是视觉感知技术的践行者,去年中旬,特斯拉推出了只用摄像头作为传感器的驾驶辅助系统FSD,未来搭载FSD 10.13版的汽车还能在没有地图数据的陌生环境中行驶,视觉感知简单来说就是用摄像头来模拟人的双眼,帮助自动驾驶汽车看清楚其周围的环境。

但目前该技术尚无法达到人眼的视觉水平,还需要通过长时间的数据积累与算法迭代升级来提升探测能力,并且无论是双目摄像头还是三目摄像头,都只能探测到部分深度数据,当距离越远时,探测数据的准确性就会逐渐下降。

与车用雷达相比,视觉感知技术所需的算法就更为复杂,不过好在其硬件成本相对较低,在未来车用雷达逐步应用新技术且开始大规模量产以后,两者之间的成本差距有望逐渐缩小。

值得关注的是,未来依靠雷达的高级别自动驾驶不会只用单一的传感器来实现,多传感器融合已经成为业内共识和发展趋势,激光雷达、毫米波雷达、超声波雷达、摄像头等设备会根据需要被搭配使用,这样的组合也可以充分发挥不同传感器技术之间的互补性,进一步提升探测效率与行车安全。

车载激光雷达的商业化应用开始提速

今年可以说是激光雷达的量产元年,东吴证券预测,今年搭载激光雷达的汽车销量将会达到20万辆,造车新势力如理想、蔚来、哪吒、小鹏、威马等车企先后发布了搭载激光雷达的新车型,如小鹏G9、蔚来ET7、埃安LXPLUS、理想L9等。

传统车企如比亚迪、长城、吉利等也有不少车型搭载了激光雷达以提高产品的竞争力,各种级别智能汽车平均搭载激光雷达的数量为1-4颗。

国信证券预测,从2021年至2025年,激光雷达的市场规模将从21亿元增加到2025年的541亿元,年复合增长率为126%,未来几年,激光雷达的市场需求增势迅猛,其商业化应用步伐也在加速。

Stellantis计划与宝马合作,在2024年提供L3级别的驾驶服务,之后还将继续推出L4、L5级别的自动驾驶服务,从2024年起,汽车零部件供应商法雷奥将向Stellantis集团提供第三代Scala激光雷达,以满足Stellantis对L3级别自动驾驶汽车的制造需求。

法雷奥的数据显示,相比上代产品,其第三代Scala激光雷达的分辨率提高了12倍,探测距离增加了3倍,监控视角拓展了2.5倍,使用该型雷达能够看到200米以外的物体。

今年蔚来计划交付ET5,和ET7一样,该车型也搭载了图达通的激光雷达,在今年7月份,图达通下线了第一万台Falcon激光雷达,这也是全球首款实现量产并应用到汽车上的高性能激光雷达。

如今汽车智能化的浪潮已经是波涛澎湃,对大多数车企而言,激光雷达是实现高级驾驶辅助和无人驾驶技术的重要部件,沙利文的数据显示,2025年全球激光雷达的市场规模将达到135.4亿美元,从2019年至2025年,激光雷达市场的年复合增长率可达64.5%,到2025年,国内在这方面的市场规模也将在40亿美元以上。

近几年国内企业在该领域的成长速度总体上比较快,Yole的统计数据显示,在去年的全球车载激光雷达市场,法雷奥的市场占有率位居第一,占比高达28%,国内企业的份额占比合计为26%,其中速腾聚创和大疆分列前两位,份额占比分别为10%、7%,排在其后的是图达通、华为与禾赛科技,份额占比均为3%。

随着市场规模的不断扩大,国内厂商正在加速崛起,在已经开始商业化应用的众多产品中,速腾聚创生产的激光雷达已被安装在40多款车型上。

目前制约激光雷达快速普及的首要因素仍然是成本,具体而言就是雷达制造成本与使用中的维修维护成本偏高,另外极端的雨雪和雾霾天气也会影响雷达性能的充分发挥。

4D成像毫米波雷达是青出于蓝而胜于蓝

当前激光雷达正面临着一个强有力的竞争对手一一4D成像毫米波雷达,传统毫米波雷达只能探测距离、方位和速度,4D成像毫米波雷达由于增加了对高度的数据解析能力,从而能重构出更为详实精准的环境信息。

在传统2D毫米波雷达的基础上,4D成像技术实现了对纵向空间的感知,它能更好地解析障碍物的各种特征,同时也带来了探测精度、灵敏度、分辨率等系统性能的全面升级,在搭配其他类型传感器后,汽车整体的环境感知能力还能得到进一步增强。

与激光雷达相比,4D成像毫米波雷达在精准度方面的差距也在持续缩小,自前年Waymo推出4D毫米波雷达以来,大陆集团、恩智浦、德州仪器、博世等企业都先后发布或更新了4D成像毫米波雷达方案。

采埃孚将在今年正式向上汽集团供应4D成像毫米波雷达,与此同时,威孚高科、保隆科技、楚航科技等国内企业也加大了投入力度,在4D成像毫米波雷达这一赛道,国内企业的研发进度也是比较快的,早在2020年华为就展示过4D成像毫米波雷达。

有业内人士认为,4D成像毫米波雷达代表了雷达传感器技术的创新发展方向,市场应用前景广阔,中金公司预计,从2022年至2025年,国内4D成像雷达市场的年均复合增长率分别为34%、64%和88%。

相比激光雷达,4D成像毫米波雷达在价格方面的优势比较明显,一般在几百元左右,而激光雷达的生产成本则普遍在几千元这个区间段,4D成像毫米波雷达的生产成本约为激光雷达的10%至20%。

由于相关技术仍正处于发展初期,因此其产品的性能还有进一步提升的空间,综合性能、成本等多方面因素,可以预见,凭借性价比的优势,4D成像毫米波雷达未来将会在L3级别以上的自动驾驶赛道占据一席之地。

结语

「于见专栏」认为,随着自动驾驶级别的逐步升级,自动驾驶汽车对外部环境探测感知的要求只会是越来越高,在未来相当长的一段时间内,传感器技术仍然会存在多种技术流派齐头并进的发展格局,且多传感器融合感知技术路线也开始为越来越多的企业所接受。

随着雷达技术逐渐走向完善与成熟,相信用不了多久,就会有更多激光雷达、4D成像毫米波雷达的新产品迎来大规模量产的那一天。

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