赋能自动驾驶传感器融合，本土供应商快速崛起
- 来源：盖世汽车网 熊薇
- 2021/3/29 13:24:56
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本月中旬，一辆特斯拉Model Y在底特律市郊撞上了一辆白色半挂卡车，车头直接钻进了卡车的货柜之下。这并非特斯拉首次发生此类事故，早在2016年特斯拉就因视觉识别系统错误地把卡车白色货厢识别成了天空而引发过交通事故，之后类似事故又陆陆续续发生了几起。
有了特斯拉的“前车之鉴”，加之超声波雷达、摄像头、毫米波雷达等确实存在各自的性能缺陷，依靠单一种类传感器无法胜任自动驾驶，尤其是L3+高阶自动驾驶的复杂情况与安全冗余，基于多传感器融合的感知方案便成了行业的必然选择。
智能驾驶快速发展，传感器融合是必经之路
汽车智能化变革的出现，让超声波雷达、摄像头、毫米波雷达等环境感知技术有了更大的用武之地。
比如超声波雷达，由于技术成熟、成本低、数据处理讯速等特点，在倒车预警防撞、低速AEB、自动泊车APA等领域有广泛的应用。摄像头得益于出色的分辨率，以及与相关算法的集成，能够有效识别物体属性，从而支持360全景、车道偏离预警LDW、交通标志识别TSR、驾驶员状态监测DMS等辅助驾驶应用。毫米波雷达则因探测距离远、探测性能稳定、环境适用性高，成为了开发变道辅助预警LCA、自适应巡航ACC、前向防碰撞AEB等功能的重要技术支撑。
而高级别自动驾驶的发展，甚至还催生了巨大的激光雷达需求。特别是对于L3+自动驾驶汽车而言，由于激光雷达具备高精度、可实时进行3D环境建模等特性，在业内已经被广泛认为是L3-L5 阶段中十分关键的传感器，并已经开始进入商用。
但另一方面，因上述传感器本身的特性使然，它们在用于环境感知时，各自面临的缺陷亦不容忽视。其中超声波雷达主要的“短板”是探测结果易受温度影响，且探测距离较短——通常只有数米。摄像头极易受恶劣天气影响，特别是在黑夜和强光环境里视觉效果十分不理想。毫米波雷达在识别物体属性，以及道路交通指示牌等方面，表现较差。激光雷达商用面临的最主要挑战则是成本高昂、工艺复杂。
因此，在实际应用过程中，车企常常将上述几种感知技术搭配使用，以弥补彼此的缺陷，保证信息充分获取，提升整个智能驾驶系统的鲁棒性、安全性和可靠性。比如毫米波雷达与摄像头通过空间和时间的同步，即在空间和时间维度匹配双方观测值并融合数据，可以优化传感器对距离及速度的测量精度，提升传感效率。
“在考虑整车配置、成本等因素的情况下，基于 ‘超声波雷达+环视系统’‘毫米波+前向影像ADAS’的感知融合技术已经成了智能汽车初期发展的主流技术路线。” 珠海上富技术中心陈经理表示。不仅如此，随着汽车智能化水平的提升，整车所搭载的传感器数量也越来越多，部分前沿车型所搭载的传感器总量已经超过了30个。
比如蔚来ET7，作为蔚来汽车旗下首款轿车，就搭载了多达33个高精度传感器，包括1个超远距高精度激光雷达、11个800万像素高清摄像头、5个毫米波雷达、12个超声波传感器、2个高精定位单位、1个V2X车路协同感知系统和1个ADMS增强主驾感知，较蔚来ES8的25个传感器还多8个。极狐 HBT搭载的传感器数量更多，其中仅华为的96 线中长距激光雷达，就将搭载3个，其他还包括6 个毫米波雷达、12 个摄像头和13 个超声波雷达。长城摩卡据悉也将搭载3个激光雷达模组，以及8个毫米波雷达、12个超声波雷达、多个摄像头和控制。
就传感器种类来看，由于成本相对较低，并且技术更成熟，以超声波雷达应用十分普遍，很多新车搭载量均超过了10颗，部分甚至超过了15颗，像大众MEB平台下的IPA/RPA配置定义了16颗超声波雷达的应用，博世更是在L4/L5应用中规划高达32颗超声波雷达。其次是摄像头，单车搭载量也已经超过了10颗。毫米波雷达由于成本和技术门槛相对较高，搭载量相对较少，约在5~8颗。激光雷达则刚刚开始上车，预计未来几年将进入真正的规模化商用。
而随着多传感器融合感知方案在新车上的广泛应用，推动相关硬件以及整个ADAS市场也随之进入了爆发期。以摄像头为例，据中金公司测算，到2025年国内车载摄像头市场规模将达到227亿元，2020-2025年的CAGR为30%。而毫米波雷达方面，预计2023年中国毫米波雷达市场规模将达到 171亿元，2018-2023 年CAGR为 48%。
至于整个ADAS产业，未来市场前景更为广阔。虽然近两年各类ADAS应用已经开始大批量上车，但整体渗透率依然不高，即使是走在前面的欧美日等市场，渗透率也只有8%-12%，更不用说中国，5%都不到，这意味着还有很大的提升空间。比如中国ADAS产业，预计2025年市场规模将超2000亿元。
角逐ADAS赛道，本土供应商强势突围
近几年中国智能汽车产业的快速发展，与本土ADAS供应链的日趋完善有很大的关系，尤其是本土供应商，在此过程中发挥了不可替代的作用。
在过去相当长的一段时间里，欧美等成熟市场由于区域汽车产业生态链相对较成熟，为ADAS关键技术的发展提供了重要支撑，导致相关市场一直由外资零部件巨头占据主导。特别是在超声波雷达、毫米波雷达以及摄像头等关键传感器的设计制造方面，从上游的芯片设计到传感器集成再到ADAS软硬件系统集成，走在市场前列的几乎都是外资零部件巨头。
直到近几年，这种情况才逐渐有所改善。得益于智能驾驶的快速发展，国内构建智能汽车产业链的呼声日益高涨，过去几年很多本土零部件企业纷纷开始强化智能化领域的布局，并逐渐在市场崭露头角。
比如珠海上富，基于对传感器融合的深刻理解，一直在积极构建软硬一体的智能驾驶解决方案，并先后开发了众多融合感知方案，包括将影像与超声波雷达相融合，实现记忆泊车、油箱防盗抓拍等功能；与毫米波雷达相融合实现前方碰撞预警FCW、自动紧急刹车AEB、自适应巡航ACC等L2级自动驾驶必备功能。目前，相关产品已经在国内外主流车企上广泛搭载。不仅如此，今年3月珠海上富还成为了粤港澳大湾区智慧视觉产业联盟理事单位。
支持珠海上富实现上述技术突破的，是其在超声波雷达、毫米波雷达、摄像头3大核心领域成熟的自主研发能力。以超声波雷达为例，在该领域珠海上富目前已经在研发第4代高性能编码超声波雷达，以及超声波与摄像头融合的全自动泊车RPA、涉水预警、低速前后碰撞刹车F/RAEB和限高碰撞预警系统。
在毫米波雷达方面，珠海上富的24GHz毫米波雷达已经实现了批量前装配套供货，用于实现盲区监测BSD、变道辅助预警LCA、停车开门预警DOW、前向碰撞预警FCW，以及超声波雷达与毫米波雷达融合的商用车补盲预警系统等应用。下一步即将推出的是77GHz毫米波雷达、4D毫米波雷达，以及与影像融合的自适应巡航ACC系统。
在影像产品方面，珠海上富以高性能车规级SOC芯片为基础，自主研制影像控制器，搭载多颗摄像头，以基于深度学习的ADAS算法为核心，先后量产实现了360全景影像AVM、前向防碰撞预警FCW、车道线偏离预警LDW、交通标志识别TSR、驾驶员状态监测DMS等功能，应用于车辆安全驾驶辅助的不同场景，目前该公司正着眼于超声波、影像与毫米波技术多传感器融合的AEB、ACC系统研发。
“特别值得一提的是，珠海上富是全球为数不多的同时拥有超声波雷达传感器和换能器的供应商，并且我们与法雷奥、博世走的是同样的技术路线，拥有自主换能器(探芯)设计研发能力、全自动化制造能力和定制传感器芯片能力。”陈经理指出。而在毫米波雷达方面，珠海上富除了算法先进和软硬件集成之外，还具备较强的天线自主设计能力。
为了保证产品的高质量，珠海上富先后引进了一系列先进的研发、检测设备，以建立完善的研发环境，并陆续引入大量优秀的管理人才和技术人才，强化公司在汽车电子领域的研发能力。比如珠海上富正在开发结构一体化、超声焊接工艺设计，拟通过取消密封胶填充，采用传感器后盖超声波焊接方式，打造自动化产线，形成流水线节拍作业。不仅如此，珠海上富还积极参与了国内相关机构、标准的筹建，并与相关高校紧密合作，针对ADAS领域前沿技术展开了人才培养及合作开发，为本土ADAS产业的发展提供助力。
目前，珠海上富的上述努力已经取得了一定的成效。发展到现在，诸如一汽、上汽、大众、东风、吉利、比亚迪、丰田等整车企业，大陆集团、现代摩比斯等主流汽车电子供应商，以及百度这样的智能驾驶科技企业，均与珠海上富建立了紧密的合作关系，珠海上富在超声波雷达、毫米波雷达及摄像头模组方面也因此形成了一定的品牌效应和市场份额。尤其是超声波传感器，已成功迈入全球超声波传感器供应商前五行列，具备由国产替代向全球替代迈进的技术积累和客户基础。
持续强化技术创新，力建ADAS民族品牌
毋庸置疑，在实现自动驾驶关键技术国产替代方面，珠海上富已经取得了阶段性进展。接下来，如何更好地参与汽车智能化变革，助力高级别自动驾驶汽车的规模化落地，是该公司亟待思考的问题。
对此陈经理表示，未来公司将继续秉持量产一代、研发一代、储备一代的技术策略，从ADAS的底层传感器自主可控、完全国产化为切入点，持续拓展市场份额，并逐渐开始决策算法、控制策略等方面的研究，实现产品从L1-L5所必备的智能驾驶汽车功能全覆盖，更好地向安全驾驶、智能驾驶、自动驾驶整体解决方案提供商演进。
比如在超声波雷达领域，目前珠海上富正在研发新一代高级智能超声波雷达，以逐渐替代普通倒车超声波雷达成为核心产品。“我们的新一代超声波雷达将不仅仅能实现对目标物的距离探测，还可以探测目标物的形状乃至高度。”陈经理指出。
为此珠海上富正大力开展超声波雷达编码及变频方案研究和应用，以及超声波雷达介质能量穿透研究和拓展应用，包括开发第4代超声波雷达编码，开发金属、塑料等传输介质穿透探测突破方案，以赋予超声波雷达更远的探测距离、更快的系统反应时间和更强的抗干扰能力，使超声波传感器的应用进一步扩展。
在珠海上富看来，超声波雷达经过多年的发展，技术已经非常成熟，眼下各家的竞争优势主要体现在成本、质量控制和应用场景方面。特别是扩展超声波雷达的应用场景，将是非常有效的提升竞争力方式，比如在涉水预警、限高预警、低速前后向F/RAEB、载重预警、倒车循迹预警以及基于多传感器融合的AVP方面，均是近期可待的需求。
“不仅如此，当未来智能驾驶时代真正到来时，超声波雷达将不再局限于自动泊车等场景的应用，而是有可能与毫米波雷达、影像系统相结合作为智能驾驶的核心感知单元模组，结合高效准确的算法，甚至实现对高成本激光雷达方案的替代”。陈经理表示。
在毫米波雷达方面，基于已经量产的24GHz和77GHz毫米波雷达，珠海上富也在开发更先进的产品，包括4D成像毫米波雷达，以及用于轨道交通超长距离探测的毫米波雷达，以提升毫米波雷达的空间分辨率，实现更多型号车辆的前装量产，甚至替代部分激光雷达。据悉，目前珠海上富已经开始4D成像毫米波雷原理样机的研制，并在算法方面做了预研。
“在毫米波雷达领域，我们的整体技术策略是，在横向上完成多型号产品的开发，例如车载侧后向毫米波雷达、车载前向MRR和LRR毫米波雷达，通过优化算法和天线，实现更远距离的探测和更高精度的测角。在纵向上，除了将相关产品应用于行车辅助、驻车辅助与车内人员监控等，还将拓展至安防、智慧交通、医疗、工业等领域，通过使用多种传感器的融合，使公司的产品可以应用于更多场景。” 陈经理指出。
基于多传感器的融合，同样是珠海上富将持续发力的重点。在这方面，据陈经理透露，珠海上富现阶段正在推进的是摄像头与超声波融合的AVP DEMO功能样车开发，以及影像与毫米波雷达融合的前向FCW、AEB DEMO功能样车开发。未来，珠海上富还将基于影像、超声波雷达及毫米波雷达的多传感器融合，开发AEB、ACC等应用，甚至实现功能更为强大的系列产品，例如拥堵区域泊车、行车轨迹预判、交通拥堵巡航等，以及特定应用场景的无人自动驾驶，在距离车位1km范围内的自然需求点附近，实现用户任意召车还车。
在珠海上富看来，当前随着汽车智能化变革的持续深入，国内ADAS产业快速从起步期向成长期过渡，该领域的竞争已经进入了白热化阶段。尤其是近两年，诸如博世、大陆、德尔福、海拉等外资零部件巨头纷纷在华建起了研发中心，推动外资和本土企业之间的竞争从过去单纯的产品竞争，演变成了在整个产业的研发、生产、销售、服务等环节展开全面的竞争。在这样的竞争环境下，本土企业要想更好地突围，必须做好技术创新。
“因此，未来3年我们的重点工作还是进一步加大人才、技术、设备等方面的投入，一方面建设研发中心，并为之配备先进的研发设备来加强公司的研发能力，另一方面通过引入优秀的管理人才和技术人才，以及与业内前沿的企业合作，来实现技术突破，抢占市场先机，建立ADAS民族品牌。”陈经理表示。
(原标题：赋能自动驾驶传感器融合，本土供应商快速崛起)
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