傳感器在高級(jí)駕駛輔助系統(tǒng)(ADAS)和自動(dòng)駕駛系統(tǒng)(AD)中已經(jīng)非常普遍，它主要用來(lái)提高乘客和司機(jī)的安全性。如今，攝像頭(Camera)、雷達(dá)(Radar)和激光雷達(dá)(LiDAR)的組合，被用來(lái)掃描車輛環(huán)境、實(shí)時(shí)處理數(shù)據(jù)，這種方案可以比人類司機(jī)有更快、更準(zhǔn)確地反應(yīng)。9iYesmc

為了客觀了解當(dāng)前汽車攝像頭、雷達(dá)和LiDAR的市場(chǎng)趨勢(shì)，《國(guó)際電子商情》姊妹平臺(tái)EE Times Europe咨詢了Yole Intelligence(隸屬于Yole Group)光電和傳感部門的高級(jí)技術(shù)和市場(chǎng)分析師Pierrick Boulay，該部門首席分析師Pierre Cambou也分享了部分觀點(diǎn)。9iYesmc

EE Times Europe：越來(lái)越多的傳感器被部署在車輛中，以提升汽車的主動(dòng)安全性能，但傳感器的數(shù)量不可能無(wú)限增加。伴隨著更多短程、中程和遠(yuǎn)程應(yīng)用傳感器的出現(xiàn)，未來(lái)的傳感器類別是否會(huì)更加具體？9iYesmc

Pierrick Boulay：的確，傳感器的數(shù)量不可能無(wú)限增加，這既是出于成本的原因，也是出于集成的原因，沒(méi)有人想要一輛看起來(lái)像機(jī)器人出租車的汽車。每一顆傳感器必須要像雷達(dá)一樣，可以完美集成或隱藏在汽車中。目前，傳感器可用于汽車的短程、中程或遠(yuǎn)程應(yīng)用，車載雷達(dá)通過(guò)安裝在不同的位置，可專用于中短程應(yīng)用和遠(yuǎn)程應(yīng)用。如今，車載激光雷達(dá)主要用于遠(yuǎn)程應(yīng)用，我們希望未來(lái)能看到短程激光雷達(dá)應(yīng)用在高速公路自動(dòng)變道、城際駕駛，甚至城區(qū)道路駕駛中。以上幾個(gè)應(yīng)用需要實(shí)時(shí)監(jiān)控汽車周邊環(huán)境，避免汽車存在任何的盲區(qū)。我們將在汽車上看到不同世代的傳感器和計(jì)算機(jī)，它們具備更高的性能，能實(shí)現(xiàn)不同程度的自動(dòng)駕駛。9iYesmc

攝像頭

EE Times Europe：根據(jù)Yole的數(shù)據(jù)，2021年出產(chǎn)的每輛車平均搭載了2.6個(gè)攝像頭，預(yù)計(jì)到2027年，平均每輛汽車的攝像頭數(shù)量將上升到4.6個(gè)。今天展示的先進(jìn)原型車通常裝有11到12個(gè)攝像頭，根據(jù)出售給普通消費(fèi)者的自動(dòng)駕駛汽車(Consumer AV)的路線圖，這類車型平均每輛車搭載了20個(gè)以上的攝像頭。而熱敏、可見(jiàn)光成像和夜視攝像頭的技術(shù)和市場(chǎng)趨勢(shì)是什么？9iYesmc

Boulay： 由于熱像儀成本高、分辨率低，它僅用在少數(shù)汽車型號(hào)上。主要的使用情況是檢測(cè)路上的行人或動(dòng)物。只有在價(jià)格較低的情況下，此類攝像頭的增長(zhǎng)才是可以預(yù)期的。一直到現(xiàn)在，熱像儀的價(jià)格仍然非常昂貴，但它們已經(jīng)開(kāi)始在Waymo、Cruise和Zoox等AV(AutonomousVehicles，自動(dòng)駕駛汽車)中部署。可能還需要幾年才能成為ADAS中的主流器件。9iYesmc

可見(jiàn)光成像儀的發(fā)展趨勢(shì)是分辨率的提升。幾年前，前視ADAS攝像頭的分辨率僅有130萬(wàn)像素，現(xiàn)在它的分辨率提高到了800萬(wàn)像素，且未來(lái)還有望近一步提高。當(dāng)然，這并非唯一的趨勢(shì)——攝像頭的幀率也在提升，如今的幀率已達(dá)到每秒60幀，一些玩家還在探索更高的幀率。同時(shí)，攝像頭的動(dòng)態(tài)范圍也很重要，以便能在低光照條件下進(jìn)行操作，保證汽車能在離開(kāi)隧道時(shí)可以從低光照快速過(guò)渡到強(qiáng)光照。另外，交通信號(hào)燈是由LED制成的，LED的驅(qū)動(dòng)方式會(huì)誘發(fā)光的閃爍，可能會(huì)被運(yùn)行中的攝像頭誤判。對(duì)此，我們還可以通過(guò)提升攝像頭的參數(shù)，來(lái)抵消光線閃爍帶來(lái)的影響。9iYesmc

EE Times Europe：可見(jiàn)光攝像頭可能無(wú)法在夜間或惡劣天氣條件下提前檢測(cè)到危險(xiǎn)，而熱像儀在這些環(huán)境下非常有效。我們會(huì)在汽車上看到熱像儀越來(lái)越多地參與協(xié)同工作嗎？9iYesmc

Boulay： 誠(chéng)然，可見(jiàn)光攝像頭在光線不足或惡劣天氣下的效果不佳，而遠(yuǎn)紅外(FIR)或短波紅外(SWIR)攝像頭可以解決這個(gè)問(wèn)題。但目前這些攝像頭的價(jià)格仍然太貴了，而且需要進(jìn)一步改進(jìn)性能，才能在汽車中完美部署。9iYesmc

沒(méi)有任何一種單一模式能解決AV技術(shù)的挑戰(zhàn)。攝像頭可以提高分辨率、速度和動(dòng)態(tài)范圍，但問(wèn)題出現(xiàn)在下游的實(shí)時(shí)計(jì)算能力方面。比如，事件相機(jī)(Event-Based Camera)帶來(lái)了額外的性能，但也要求開(kāi)發(fā)商必須重新考慮自己的系統(tǒng)。無(wú)論如何，攝像頭必須與4D雷達(dá)、LiDAR和慣性/GNSS裝置協(xié)同工作。有一件事是肯定的——ADAS和AV技術(shù)的進(jìn)步——這將需要更多攝像頭和更多樣化的攝像頭類型。9iYesmc

雷達(dá)

EE Times Europe：根據(jù)Yole的數(shù)據(jù)，全球車載雷達(dá)市場(chǎng)規(guī)模在2021年達(dá)58億美元，預(yù)計(jì)到2027年將以14%的年復(fù)合增長(zhǎng)率增長(zhǎng)到128億美元，推動(dòng)其增長(zhǎng)的主要驅(qū)動(dòng)力是什么？9iYesmc

Boulay：部署雷達(dá)的主要驅(qū)動(dòng)因素與汽車安全功能有關(guān)，比如AEB(自動(dòng)緊急制動(dòng))功能，該功能可與ADAS前視攝像頭來(lái)協(xié)同工作。多年來(lái)，雷達(dá)一直被用于汽車后部的盲點(diǎn)檢測(cè)。最近，推動(dòng)雷達(dá)的一個(gè)新驅(qū)動(dòng)力與十字路口的安全有關(guān)。為了解決這一問(wèn)題，OEM廠商越來(lái)越多地采用前角雷達(dá)。另一驅(qū)動(dòng)因素與艙內(nèi)感應(yīng)有關(guān)，雷達(dá)將用于兒童存在檢測(cè)，即使車內(nèi)的孩童被毯子蓋住，CPD(車內(nèi)兒童檢測(cè)系統(tǒng))也能檢測(cè)到他們。9iYesmc

EE Times Europe：誰(shuí)在引領(lǐng)潮流？科技巨頭是否會(huì)通過(guò)大規(guī)模投資來(lái)改變游戲規(guī)則？是否會(huì)出現(xiàn)新的挑戰(zhàn)者？9iYesmc

Boulay：領(lǐng)先的企業(yè)有大陸集團(tuán)、博世、海拉(現(xiàn)為Forvia)、電裝、Aptiv和Veoneer。這六家企業(yè)擁有約80%的市場(chǎng)份額，當(dāng)然還有一些新玩家正在崛起，比如Arbe、Vayyar、Uhnder和Metawave。他們專注于開(kāi)發(fā)可提供更佳角度分辨率的成像雷達(dá)，從而能更好地感知物體。9iYesmc

EE Times Europe：您是否有看到有趣的技術(shù)協(xié)同效應(yīng)？9iYesmc

Boulay：除了集成之外，RF(射頻)性能也有根本性的演變。最初，雷達(dá)在轉(zhuǎn)向數(shù)字波束形成(全場(chǎng)景照明)之前使用模擬波束形成和機(jī)械轉(zhuǎn)向操作。在數(shù)字波束形成時(shí)代，引入了MIMO(多輸入多輸出系統(tǒng))技術(shù)，在保持合理物理尺寸的同時(shí)，還增加了虛擬孔徑。目前，業(yè)內(nèi)所有參與者都提供MIMO縮放(從0.2k到2k像素)，以實(shí)現(xiàn)低于1°角分辨率的4D成像雷達(dá)。盡管如此，外形尺寸和成本仍然很重要。所以我們預(yù)計(jì)會(huì)出現(xiàn)一個(gè)“甜蜜點(diǎn)”。除非使用超過(guò)77GHz的頻率，否則雷達(dá)中RF的演進(jìn)可能會(huì)即將結(jié)束。在下一代雷達(dá)中，重點(diǎn)將轉(zhuǎn)向雷達(dá)信號(hào)計(jì)算。這就是業(yè)界開(kāi)始研究雷達(dá)信號(hào)的機(jī)器學(xué)習(xí)和人工智能算法的原因。9iYesmc

激光雷達(dá)

EE Times Europe：根據(jù)Yole Intelligence的數(shù)據(jù)，到2027年，汽車LiDAR市場(chǎng)預(yù)計(jì)將達(dá)到20億美元，高于2021年的3800萬(wàn)美元。您認(rèn)為L(zhǎng)iDAR技術(shù)有哪些新興趨勢(shì)？9iYesmc

Boulay：首先，LiDAR內(nèi)部的組件類型正在發(fā)生變化。例如，在發(fā)射端由EEL(邊發(fā)射激光器)過(guò)渡到VCSEL(垂直腔表面發(fā)射激光器), 接收端探測(cè)器從PD(光電二極管)/APD(雪崩二極管)過(guò)渡到SPAD(單光子雪崩二極管)/SiPM(硅光電倍增管)，芯片端從FPGA過(guò)渡到ASIC。這些變化正在提高掃描范圍、分辨率，從而提高LiDAR的數(shù)據(jù)質(zhì)量。關(guān)于LiDAR的類型，也存在從“具有機(jī)械運(yùn)動(dòng)部件的混合固態(tài)LiDAR”到“沒(méi)有機(jī)械運(yùn)動(dòng)部件的純固態(tài)LiDAR”的過(guò)渡。在未來(lái)5到10年內(nèi)，我們還預(yù)計(jì)會(huì)出現(xiàn)基于光學(xué)的LiDAR，它使用FMCW(調(diào)頻連續(xù)波)原理進(jìn)行測(cè)距和光學(xué)掃描。9iYesmc

EE Times Europe：誰(shuí)在引領(lǐng)潮流？是中國(guó)玩家嗎？9iYesmc

Boulay：在LiDAR市場(chǎng)上，真正能夠向OEM交付產(chǎn)品的玩家寥寥無(wú)幾。法雷奧是一個(gè)明顯的領(lǐng)導(dǎo)者，自2018年以來(lái)它與奧迪一起進(jìn)行大規(guī)模量產(chǎn)。除了法雷奧之外，我們也注意到來(lái)自中國(guó)的禾賽科技、速騰聚創(chuàng)，這三家公司目前在市場(chǎng)上占主導(dǎo)地位。另外，包括Innovusion、大陸和華為在內(nèi)的其他公司也在小批量提供LiDAR，而Luminar和Innoviz目前仍未量產(chǎn)。9iYesmc

EE Times Europe：在2020-2021年期間，LiDAR是融資輪次和融資金額方面的主導(dǎo)類別。今天的情況如何？9iYesmc

Boulay：2021年，投資者對(duì)LiDAR公司的投資總額超過(guò)26億美元，但這一數(shù)字在2022年降低了10倍以上。我們認(rèn)為，投資者正在更謹(jǐn)慎地考慮投資對(duì)象。他們希望能投資于合適的創(chuàng)業(yè)公司，這些公司的技術(shù)不僅能保持低成本，還能實(shí)現(xiàn)大批量生產(chǎn)，同時(shí)還要滿足汽車對(duì)的LiDAR需求。與此同時(shí)，投資者正在尋找能夠真正向OEM交付LiDAR的公司。9iYesmc

EE Times Europe：我們會(huì)看到該領(lǐng)域的整合嗎？9iYesmc

Boulay：是的，很明顯。如果我們觀察汽車攝像頭和雷達(dá)市場(chǎng)，其中四至五家廠商約占據(jù)75%的市場(chǎng)份額。從中長(zhǎng)期來(lái)看，我們預(yù)計(jì)LiDAR領(lǐng)域也會(huì)出現(xiàn)類似的動(dòng)態(tài)。Velodyne/Ouster等LiDAR制造商之間的整合將繼續(xù)，或者Tier-1公司將收購(gòu)LiDAR公司。其他公司將消失，或?qū)⒅攸c(diǎn)轉(zhuǎn)向工業(yè)應(yīng)用，以更快地盈利。9iYesmc

EE Times Europe：我們?cè)诟兄獋鞲衅鞣矫孢€缺少什么？9iYesmc

Boulay：需要降低LiDAR傳感器的成本，以實(shí)現(xiàn)自動(dòng)駕駛功能，但成本也與產(chǎn)量有關(guān)。如今，LiDAR傳感器的產(chǎn)量太低，而提高產(chǎn)量對(duì)大幅降低成本至關(guān)重要。此外，還需要進(jìn)行更多的開(kāi)發(fā)，才能在惡劣天氣下實(shí)現(xiàn)自動(dòng)駕駛。最近，Waymo發(fā)布了一段視頻，視頻展示的是——下雨天，Robotaxis可以在沒(méi)有安全駕駛員的情況下實(shí)現(xiàn)自動(dòng)駕駛。因此，汽車實(shí)現(xiàn)自動(dòng)駕駛是可能的，而汽車從業(yè)者還需要做更多的工作。這將與傳感器硬件和相關(guān)的感知軟件有關(guān)。9iYesmc

本文翻譯自《國(guó)際電子商情》姊妹平臺(tái)EE Times Europe，原文標(biāo)題：Cameras, Radars, LiDARs: Sensing the Road Ahead9iYesmc