多傳感器融合保障智駕系統(tǒng)決策的快準穩(wěn)
目前高級駕駛輔助系統(tǒng)(ADAS)和自動駕駛(AD)技術(shù)的核心感知包括環(huán)境感知與車身感知,其中環(huán)境感知的硬件產(chǎn)品為車載攝像頭、激光雷達、毫米波雷達、超聲波雷達四大傳感器。目前多數(shù)廠商選擇激光雷達多傳感器融合感知路線,但少數(shù)企業(yè)堅持研發(fā)“純視覺”方案,如特斯拉、Mobileye、百度等,豐田也在今年宣布將采用單一視覺方案開發(fā)更高階智能駕駛系統(tǒng)。
車載攝像頭、激光雷達、毫米波雷達、超聲波雷達是環(huán)境感知的四大傳感器,在智能駕駛過程中起著不同的作用,完成相應的任務需求;同時它們在成本、抗惡劣天氣能力、探測距離、精度、識別能力等維度相互補充,提高智駕系統(tǒng)的感知精度和決策的正確性,保障駕駛安全性
車載攝像頭:具備分辨率高、可識別多種物體與交通信號燈、成本低的優(yōu)勢??赏ㄟ^在車輛不同位置安裝不同數(shù)量的攝像頭實現(xiàn)多方位監(jiān)測。800萬像素攝像頭識別效果更佳,可更好地滿足高階智駕功能,未來將成為主流配置;另一方面,增強車載攝像頭夜視能力也有助于提升駕駛安全性。
毫米波雷達:不受物體形狀和顏色影響,受惡劣天氣影響小,測速測距能力相對突出。為實現(xiàn)ADAS各項功能,需短程、中程和遠程等多顆毫米波雷達進行結(jié)合,如目前多數(shù)車企L2+產(chǎn)品采用4顆SRR角雷達和1顆LRR前向雷達的方案,4D毫米波雷達成為當前產(chǎn)品升級的熱點產(chǎn)品。
激光雷達:可探測多數(shù)物體、精度高,且可構(gòu)建環(huán)境3D模型,實時性好但價格昂貴。目前半固態(tài)激光雷達是主流方案,車企多選擇車頂/車前或多方位互補的位置搭載1-3顆實現(xiàn)更精準的感知。由于補盲激光雷達可更有效地覆蓋車身近場感知,多家廠商推出純固態(tài)補盲激光雷達產(chǎn)品。
超聲波雷達:最成熟最常見的車載傳感器(俗稱倒車雷達),短距離測量中有非常大的優(yōu)勢。其中UPA和APA兩種超聲波探測范圍和探測區(qū)域不太相同,通常由8個UPA和4個APA組成一套泊車系統(tǒng)用于停車輔助、自動泊車場景。
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聚焦智能駕駛感知領(lǐng)域,形成以特斯拉為代表的“視覺感知”路線和多數(shù)廠商采用激光雷達的“多傳感融合感知” 方案。多傳感器融合算法主要前融合和后融合。相比于后融合,前融合算法具備更高的置信度,但對軟硬件和數(shù)據(jù)通信也提出更高要求。部分企業(yè)采用全融合算法(前/后融合同步進行)提高系統(tǒng)可靠性。
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智能駕駛按照場景可以劃分為泊車場景(低速場景)和行車場景(高速場景+城市場景)。泊車場景從全自動泊車到自主代客泊車,場景越復雜、自動化等級越高對單車傳感器(超聲波雷達+攝像頭)的配置要求更高。此外,小鵬P5利用其激光雷達提供感知冗余,升級記憶泊車功能。
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行車場景的智能駕駛可大致分為單車道駕駛輔助、多車道駕駛輔助和點對點領(lǐng)航駕駛輔助。點對點領(lǐng)航駕駛輔助階段的主流傳感器方案為:1~3 *激光雷達+ 5~8*毫米波雷達+ 7~10*ADS 攝像頭。以特斯拉為代表的視覺感知方案則主要以多顆攝像頭感知和強大的算法支撐實現(xiàn)智駕輔助功能。
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未來隨著芯片性能的增強,智能駕駛功能將進一步升級,主要遵循硬件優(yōu)先發(fā)展,軟件算法逐步升級的方式。對此,多家新勢力開展“硬件外采+軟件技術(shù)自研”的產(chǎn)業(yè)布局。從供應商格局來看,外資巨頭布局最全面,覆蓋感知硬件與軟件算法,處于領(lǐng)先地位;國內(nèi)廠商相關(guān)技術(shù)有待突破,但近年來憑借產(chǎn)品性價比與本土服務優(yōu)勢,推動產(chǎn)品在自主品牌車型上的應用,搶占部分市場份額,競爭力有望進一步增強。

車載攝像頭、毫米波雷達、激光雷達、超聲波雷達是環(huán)境感知的四大傳感器,不同的傳感器工作波段、原理不同,在智能駕駛過程中起著不同的作用,同時又在多維度互相補充,提高智能駕駛系統(tǒng)的感知精度和決策的正確性,從而保障功能實現(xiàn)與駕駛安全。

從技術(shù)、成本在車側(cè)和路側(cè)的分配出發(fā),自動駕駛演化出單車智能和車路協(xié)同兩條途徑。若聚焦感知領(lǐng)域,單車智能路線又形成以特斯拉為代表的“視覺感知”路線和以Waymo為代表的“激光雷達融合感知”解決方案。前者主要依靠“低成本感知+高性能計算”,后者則依靠激光雷達的優(yōu)勢,快速、準確對前方物體定位,形成準確的3D模型,更易支撐實現(xiàn)高階自動駕駛,但目前成本較高,制約大規(guī)模量產(chǎn),且激光雷達容易受損、維修費用高。

智能駕駛按照場景可劃分為泊車和行車兩大類場景,高等級泊車功能多采用“超聲波雷達+攝像頭”方案實現(xiàn),另一方面配合激光雷達也可用于感知冗余,提供更精準的空間信息。行車包括高速場景和城市場景。部分車企正在完善全場景的智能駕駛功能,提供點到點的駕駛輔助,同時供應商也推出了不同場景下的智能駕駛解決方案。目前點對點領(lǐng)航智能駕駛輔助階段的主流傳感器方案為:1~3 *激光雷達+ 5~8*毫米波雷達+ 7~10*ADS 攝像頭。


從車企角度來看,多家新勢力開展“硬件外采+軟件技術(shù)自研”的產(chǎn)業(yè)布局,智能駕駛傳感器硬件多由第三方供應商提供,但也通過自研、投資合作等多種形式尋求對核心部件壟斷供給的突破。從各傳感器競爭格局來看,目前外資Tier1部分處于領(lǐng)先地位,而國內(nèi)自主廠商憑借產(chǎn)品性價比與本土化服務優(yōu)勢,推動產(chǎn)品在自主品牌車型上的應用,搶占了部分市場份額,競爭力有望進一步增強。

智能汽車產(chǎn)業(yè)鏈的各個玩家基于自身資源和能力選擇具有商業(yè)化可行性的戰(zhàn)略路徑,部分有能力的選擇全棧自研,絕大多數(shù)廠商與產(chǎn)業(yè)鏈上的其他廠商積極開展協(xié)同合作,整合上下游資源,從而增強整體自主掌控能力。