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传感器如何帮助汽车实现智能驾驶

更新时间:2020-11-27 12:44:03人气:393

智能驾驶传感器是智能汽车重要的硬件系统,是一种检测装置,将感受到的被测量的信息按一定规则转化为电信号或其他形式的信息输出,以协助智能汽车实现自动驾驶。中国智能驾驶传感器行业在智能驾驶汽车的快速发展下和政府政策的支持下,行业规模迅速增长,智能驾驶传感器渗透率逐步扩大,智能驾驶传感器市场规模呈逐年上升趋势。中国智能驾驶传感器市场规模由 2014 年的 25.4 亿元增长至 2018 年的 82.9 亿元,年复合增长率为 34.4%。

作者 | 张晓涵、田辰

一 智能驾驶传感器的市场规模

中国自动驾驶传感器行业在自动驾驶汽车的快速发展下和政府政策的支持下,行业规模迅速增长,自动驾驶传感器渗透率逐步扩大,自动驾驶传感器市场规模呈逐年上升趋势。自动驾驶的实现依赖于自动驾驶传感器等硬件,伴随着自动驾驶传感器逐渐成为汽车出厂标配,其市场规模保持高速增长。中国自动驾驶传感器市场规模由 2014 年的 25.4 亿元增长至 2018 年的 82.9 亿元,年复合增长率为 34.4%。未来,中国自动驾驶传感器需求潜力和发展空间巨大,中国自动驾驶传感器市场规模将逐年上升,有望在 2023 年突破550 亿元。

二 常见智能驾驶传感器

车载摄像头:车载摄像头主要包括内视摄像头、后视摄像头、前视摄像头、侧视摄像头、环视摄像头等。目前摄像头在车内主要应用于倒车影像(后视)和360度全景(环视),高端汽车的各种辅助设备配备的摄像头可以多达8个,用于辅助驾驶员泊车或触发紧急刹车。

毫米波雷达:毫米波雷达是感知端重要硬件,成本相对较低,使用范围广。毫米波雷达是ADAS系统的主要传感器,毫米波雷达频率范围30GHz-300GHz,波长从1cm到1mm,毫米波雷达探测距离较长,可达200多米,可以对目标进行有无检测、测距、测速以及方位测量。它具有良好的角度分辨能力,可以检测较小的物体。同时,毫米波雷达有极强的穿透率,能够穿过光照、降雨、扬尘、烟雾或霜冻来准确探测物体,可以在全黑的环境工作,可全天候工作。由于毫米波雷达成本较低,毫米波雷达普及优先于激光雷达。超声波雷达:超声波雷达是利用传感器内的超声波发生器产生40KHz的超声波,再由接收探头接收经障碍物反射回来的超声波,根据超声波反射接收的时间差计算与障碍物之间的距离。超声波雷达成本较低,但探测距离近,只有几米,超声波雷达会受限天气条件。

红外线:红外线又称红外光,它具有反射、折射、散射、干涉、吸收等性质。任何物质,只要它本身具有一定的温度(高于绝对零度),都能辐射红外线。红外线传感器测量时不与被测物体直接接触,因而不存在摩擦,并且有灵敏度高,反应快等优点。基于红外夜视系统利用红外光波检测物体自然发射的热量差异,可以检测到可见光摄像头、雷达和激光雷达不能识别的物体。

三 智能驾驶传感器在汽车的应用分布

四 智能驾驶传感器在汽车领域中的应用案例介绍

上海锦山公交采用Mobileye Shield+神盾防御监测系统:上海锦山公交采用Mobileye Shield+神盾防御监测系统,不仅满足了法规的强制性要求,安装了前防撞警告和车道偏离警告系统,还帮助驾驶员构建了可有效避免与前方及视线盲区内的行人或骑车人发生碰撞的安全机制。此外还帮助车队降低了能耗、节约了车辆运行成本。

长安汽车高端车型UNI-T搭载地平线车规级AI芯片: 长安汽车主力车型UNI-T搭载了地平线征程2芯片,并于地平线共同研发了“智能驾驶舱NPU计算平台”。基于地平线AI芯片以及感知算法,长安UNI-T实现了包括视线亮屏、分心提醒、疲劳监测、唇语识别、智能语音拍照等智能化功能,拥有出色的人机交互体验。

吉利合作Mobileye 在领克ZERO概念车上提供全新ADAS系统:领克ZERO配备了领克CoPilot解决方案,由以色列自动驾驶公司Mobileye的SuperVision环绕视图高级驾驶辅助系统(ADAS)提供支持,成为首款可从ADAS系统扩展应用于AV(自动驾驶)的系统,而且首次采用了环视摄像头以及其他驾驶策略和导航技术。该款车型将于2022年率先在结构道路实现完全自动驾驶,并于2022亚运会核心区域提供智能出行服务。

五 智能驾驶传感器在汽车领域的局限性

传感器成本过高:环境感知需要大量的感知元件进行探测,通常需要多种传感器协同作用。据统计,L2级别智能驾驶车辆需要安装8个超声波雷达、1个长距毫米波雷达、4个短距毫米波雷达以及4个摄像头。且各种传感器的使用寿命,抗冲击性也不尽相同,不能达到车辆本身寿命的车规标准。

大部分传感器为可见光传感器:当前的传感器解决方案严重依赖可见光传感器来提供周围环境的三维(3D)细节。这些传感器会受到与人类类似的限制,即在低能见度情况下(夜晚、雨、雪、雾、灰尘、低光照等),对距离的感知能力受限或性能会下降。

侧向识别能力差:由于作用距离较远的毫米波雷达和摄像头多安装在车前和车后,所以侧面识别能力相对较差。在智能跟随的情况下,也就是没有车道线的情况下,前车如果突然拐弯或者变道,车辆都会做出反应。此时需要驾驶员时刻注意有无车辆突然汇入车道或者横向闯入的行为,危险性很高。

六 智能驾驶传感器在汽车领域的发展趋势

多传感器融合:不同传感器的原理、功能各不相同,在不同的使用场景里可以发挥各自优势,难以互相替代。因此在获取多种传感器感知到的信息时,往往会出现数据冗余和矛盾,为保证安全性,就必须对传感器进行信息融合。多传感器融合使单种传感器在不同场景中最大限度地发挥环境感知的作用,保证车辆对周边环境的定位,并为各种智能驾驶功能提供更可靠的感知信息。

逐步实现进口替代:目前中国智能驾驶传感器的市场主要由国外几大厂商占据,并形成垄断,随着国内公司的传感器产品技术和质量提升,凭借性价比优势,未来进口替代的空间较大。对于国内的整车或一级零部件供应商,选择国内的传感器零部件产商,在成本控制、产能保障方面更具优势,另一方面,国内传感器供应商可以更好地配合进行技术创新和产品改进。

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