據麥姆斯咨詢介紹,近些年,自動駕駛汽車發展迅猛。Waymo自動駕駛車隊,亦或首款搭載激光雷達(LiDAR)的奧迪A8,都表明了這個領域的高熱度。不過,當前的“自動駕駛”車輛包含兩種類型:其中之一是嵌入了多種傳感器的無人駕駛汽車,搭載攝像頭、激光雷達和雷達,以實現完全自動駕駛;另一種是配備高級駕駛輔助系統(ADAS)的乘用車,僅嵌入數量有限的傳感器,用于實現部分自動駕駛。據Yole近期更新的《汽車和工業應用的激光雷達-2019版》報告預測,到2024年汽車激光雷達市場規模將增長至42億美元。
無人駕駛車輛使用多個激光雷達系統來映射周圍環境,為了確保乘員安全,激光雷達必須和攝像頭、雷達相結合,才能實現傳感器之間的高度安全冗余
能夠監測駕駛環境的3級ADAS目前仍然有一定的不確定性,因為原始設備制造商(OEM)的目標是部分自動化。對于這一層級的自動駕駛,OEM將定義汽車自動駕駛的使用案例,即車輛何時可以自動駕駛。目前,OEM通常指向兩種用例:交通擁堵和/或高速公路駕駛。例如,OEM將選擇何時啟用自動駕駛模式,并且可以定義避免夜間狀況。OEM的這些選擇主要出于成本驅動,將直接影響ADAS車輛中嵌入的傳感器類型和數量。
此外,傳統傳感器的性能仍在不斷提高,攝像頭、雷達和超聲波傳感器的組合成本更低,并且足以滿足這種自動駕駛水平的需求。由于其成本應該仍然可以為客戶所接受,所以這種解決方案可供大部分OEM應用。而對于高端OEM和豪華車型的ADAS產品系列,客戶有意愿采用最新的技術,從而能夠實現差異化,可以提供另一種應用激光雷達的解決方案。這種解決方案可以提供更高級的功能,或增加更多的自動駕駛場景。
自動駕駛汽車需要全面把握周圍的環境信息,才能安全行駛。有許多傳感器可用于向自動駕駛車輛提供這些信息,包括攝像頭和全球導航衛星系統(GNSS)傳感器等。不過,只有三種傳感模型可以提供直接距離測量:用于短距離測距的超聲波傳感器,用于物體探測的雷達,和用于3D環境感知的激光雷達。
現在,這些傳感器既可用于乘用車,也可用于無人駕駛汽車,但應用之間存在差異。乘用車具有有限的自動駕駛能力,而根據定義,無人駕駛汽車必須依賴傳感器冗余實現完全自動駕駛。由于空氣會造成超聲波大幅衰減,因此,超聲波傳感器的探測范圍被限制在數米,它們主要用于泊車輔助。雷達在乘用車中通常用于自適應巡航控制(ACC)和自主緊急制動(AEB)。因此,在Yole最新的《汽車雷達和無線通信-2019版》報告中預測,汽車雷達市場規模將在2024年超過80億美元。
無人駕駛汽車既可以使用具有大型天線陣列的4D成像雷達,實現低于1°的角度分辨率,也可以使用數十個小型超寬帶高分辨率雷達。不過,目前4D成像雷達的尺寸大于10x10cm,這使得常規汽車設計師不太待見它們。同時,超寬帶雷達的探測范圍也局限在數十米內。而價格高達數千美元的激光雷達,對于汽車制造商來說沒什么吸引力。不過,它們高達200米的探測范圍、0.1°的角分辨率等高性能,受到無人駕駛汽車公司的廣泛青睞。
毫無疑問,未來這些技術還將繼續發展。其中一個推動因素,是將它們集成到乘用車中,以實現3級ADAS。在2019年,3D雷達將走向市場,帶來垂直視場和多普勒傳感能力。3D雷達、攝像頭和GNSS的傳感器融合,或將足以達到3級ADAS所需的車道級精度。這種情況或將嚴重影響激光雷達的業務發展,限制激光雷達在汽車市場的應用。
此外,4D成像雷達的進一步開發,有望使其適用于個人乘用車輛。首批商業化產品可能會在2025~2030年上市,正好趕上4級ADAS的市場滲透。對于激光雷達傳感器,得益于MEMS光學掃描和Flash激光雷達光電探測器陣列等新技術的應用,預計將使激光雷達傳感器的價格在同時期獲得大幅下降。激光雷達售價降低的另一個關鍵因素是市場規模效應,產量的規?;瘜е聝r格下降。
傳感器產業炙手可熱,沒人可以真正預知4級ADAS及以后的傳感器組合最終會如何發展。因此,產業正在投資未來最有前景的技術。雷達和激光雷達的性能和成本競賽已經開始,競爭有利于推動自動駕駛技術的不斷向前。這值得我們密切關注!