特斯拉、Waymo迈上自动驾驶殊途,智能传感器如何突围?|算力大爆炸

人工智能 陈阿夸 2019/10/23 16:18



算力大爆炸



从当下成熟的“以摄像头为主导”的自动驾驶视觉方案,到未来“摄像头+激光雷达”的融合,中国企业的市场布局也显示了它的“成熟”。



生物学研究表明,人类获取外界信息75%依靠视觉系统,而在驾驶环境中,这一比例甚至高达90%。 从这个意义上说,要读懂自动驾驶,得先读懂自动驾驶的“眼睛”。
 
对于汽车而言,要让它在各种天气和环境条件下“看”得见,车载摄像头和雷达传感器的研发是自动驾驶技术破局的开端。
 
在这样的前提下,美国率先于1980 年就开启了自动驾驶汽车在军事领域的应用。 美国的国防高级研究计划局(DARPA)和卡内基梅隆大学,分别以摄像头为主、其他传感器为辅开发出不同的自动驾驶汽车的原型。
 
由此开始,无论是摄像头,还是包括激光雷达、超声波雷达、毫米波雷达在内的其他传感器,发展规模呈现几何式增长。 以摄像头为例,HIS数据显示,作为手机产品之外的第二大应用场景,车载摄像头全球出货量预计会在2020年突破8000万颗,相比2016年的4000万颗再翻一倍。
 
但是,为了更好地“看见”,业界已然形成两条截然不同的技术路径: 一条以摄像头为主导,另一条以激光雷达为主导。 那么,技术层面到底孰优孰劣,产业层面中国企业又将如何发展?


 技术路径:特斯拉代表现在,Waymo代表未来?
 
以视觉为主导的方案是以摄像头为主导,配合毫米波雷达+超声波雷达+低成本激光雷达。 特斯拉比较典型,但更为激进,创始人马斯克自研摄像头并坚持在其方案中不加入激光雷达。 而另一条路径则是激光雷达主导的方案: 低成本激光雷达(主导)+毫米波雷达+超声波传感器+摄像头,典型的代表是 Google Waymo。
 
首先,由于超声波雷达和毫米波雷达分别在泊车和烟无灰尘场景下,技术有其不可替代性和成本可控性,已经成为上述两条路径都绕不开的技术支持。
 
至于摄像头和激光雷达,从技术层面来说各有千秋:

  • 摄像头技术相对成熟,优势在于成本低廉,支持基于深度学习的类型识别,但易受天气、环境光等因素影响,且无法有效获得三维信息。


  • 激光雷达工作在红外和可见光波段,用发射激光束探测目标的位置、速度等特征量,实现精准建模,且探测距离远。目前常见的有 8 线、16 线、 32 线激光雷达。激光雷达线束越多,测量精度越高,安全性越高。

 
但梳理摄像头和激光雷达的成本便可发现,2018年摄像头的单价约100美元,而激光雷达的单价则高达20000美金。 以同样实现L4级别的自动驾驶为目标,公开资料称谷歌Waymo自己组建团队研发激光雷达的硬件,把成本削减了90% 以上,基本上是 7000 美金左右,而相同的技术水平如果用摄像头,成本约在1000美元以内。 也就是说,摄像头的成本远远低于激光雷达。
 


 
那为何Waymo还执着于激光雷达路线?原因在驾驶数据的精确性。
 
通过摄像头只能获得2D平面数据、地面异形识别障碍、工作易受外部条件干扰等缺陷导致摄像头获取的数据相对粗糙,而汽车作为关乎乘客生命安全的第三空间,激光雷达能获取更为精确的驾驶数据和其他传感器抗衡。
 
广发证券在研报中指出,对于单价上万的激光雷达,初步判断降价周期或已开启,集成商已开始批量采购。 具体的案例是Veoneer在2018年从一家全球性的OEM获得第一笔大批量商业化激光雷达订单。 业内人士预判在激光雷达单价降至1750元以下时将会大面积投产。
 
因此,从这个阶段的实操层面来讲,摄像头为主导是主流,但是未来随着激光雷达成本的降低,预计 2025 年达到L4 阶段时,激光雷达将获得发展契机。 犹如,特斯拉代表现在,Waymo代表未来。

 
产业格局: 国内企业有望在摄像头市场突出重围

国元证券在研报中指出,预计到2025年,我国智能传感器市场将直逼800亿元,其中毫米波雷达80亿元、激光雷达与超声波雷达192亿元、摄像头传感器315亿元。
 
首先在毫米波雷达领域,关键技术被外商垄断,集中化程度高,主要玩家有大陆、博世、电装、 奥托立夫、Denso、德尔福等传统零部巨头。 而且不幸的是,海外厂商采取技术封锁,国内自主车载毫米波雷达产品总体仍处于研制阶段。 即便国内企业加速追赶,研发的主流产品是在精度和探测距离上略逊一筹的24GHz毫米波雷达。 该领域出现了一批国内新兴挑战者,如华域汽车、保隆科技、德赛西威等,但与海外厂家不管在技术实力和市场占有率上仍有较大差距。
 
其次在超声波雷达领域,它作为倒车雷达的主流传感器,搭载率已经达到 45.2%。 和毫米波市场不同,虽然超声波雷达市场一样由海外企业占据——博世、日本村田、日本尼赛拉等,但国内奥迪威和同致电子仍具有较高的竞争力。 奥迪威是国内领先的超声波传感器生产商,2017年奥迪威车载超声波传感器的销量为3000万个,国内市场占有率达30%,全球倒车雷达市场占有率达9%。 台湾同致电子其核心产品为倒车雷达,2016年成为亚洲倒车雷达OEM市场第一供应商。
 
在代表未来自动驾驶核心传感器——激光雷达领域,核心技术主要掌握在 Velodyne、Ibeo、Quanergy 三家海外企业中。 美国 Velodyne 的机械式激光雷达起步较早,技术领先,同时与谷歌、通用汽车、福特、Uber、百度等全球自动驾驶领军企业建立了合作关系,占据了车载激光雷达大部分的市场份额。
 
而摄像头这个目前自动驾驶最为成熟和主流的车载传感器,50%以上的全球市场被台湾大立光电、舜宇光学和玉晶光电三家中国企业瓜分,市占率分别为34.5%、9.4%、9.4%。 根据测算,预计摄像头传感器 2019年摄像头市场规模达到150 亿元,进入 L3 阶段,2020 年和 2025 年市场规模可以达到 205 亿元和 315 亿元,2016-2025 年复合增长率 达到 17%左右。  
 
汽车“看”得见的未来发展空间巨大,格局远还未定,唯一确定的是在目前以摄像头为主导的自动驾驶视觉方案中,中国企业已占据先机。