特斯拉Waymo邁上自動(dòng)駕駛殊途,智能傳感器如何突圍?
算力大爆炸
從當(dāng)下成熟的“以攝像頭為主導(dǎo)”的自動(dòng)駕駛視覺方案,到未來“攝像頭+激光雷達(dá)”的融合,中國企業(yè)的市場布局也顯示了它的“成熟”。
生物學(xué)研究表明,人類獲取外界信息75%依靠視覺系統(tǒng),而在駕駛環(huán)境中,這一比例甚至高達(dá)90%。從這個(gè)意義上說,要讀懂自動(dòng)駕駛,得先讀懂自動(dòng)駕駛的“眼睛”。
對于汽車而言,要讓它在各種天氣和環(huán)境條件下“看”得見,車載攝像頭和雷達(dá)傳感器的研發(fā)是自動(dòng)駕駛技術(shù)破局的開端。
在這樣的前提下,美國率先于1980 年就開啟了自動(dòng)駕駛汽車在軍事領(lǐng)域的應(yīng)用。美國的國防高級研究計(jì)劃局(DARPA)和卡內(nèi)基梅隆大學(xué),分別以攝像頭為主、其他傳感器為輔開發(fā)出不同的自動(dòng)駕駛汽車的原型。
由此開始,無論是攝像頭,還是包括激光雷達(dá)、超聲波雷達(dá)、毫米波雷達(dá)在內(nèi)的其他傳感器,發(fā)展規(guī)模呈現(xiàn)幾何式增長。以攝像頭為例,HIS數(shù)據(jù)顯示,作為手機(jī)產(chǎn)品之外的第二大應(yīng)用場景,車載攝像頭全球出貨量預(yù)計(jì)會(huì)在2020年突破8000萬顆,相比2016年的4000萬顆再翻一倍。
但是,為了更好地“看見”,業(yè)界已然形成兩條截然不同的技術(shù)路徑:一條以攝像頭為主導(dǎo),另一條以激光雷達(dá)為主導(dǎo)。那么,技術(shù)層面到底孰優(yōu)孰劣,產(chǎn)業(yè)層面中國企業(yè)又將如何發(fā)展?
技術(shù)路徑:特斯拉代表現(xiàn)在,Waymo代表未來?
以視覺為主導(dǎo)的方案是以攝像頭為主導(dǎo),配合毫米波雷達(dá)+超聲波雷達(dá)+低成本激光雷達(dá)。特斯拉比較典型,但更為激進(jìn),創(chuàng)始人馬斯克自研攝像頭并堅(jiān)持在其方案中不加入激光雷達(dá)。而另一條路徑則是激光雷達(dá)主導(dǎo)的方案:低成本激光雷達(dá)(主導(dǎo))+毫米波雷達(dá)+超聲波傳感器+攝像頭,典型的代表是 Google Waymo。
首先,由于超聲波雷達(dá)和毫米波雷達(dá)分別在泊車和煙無灰塵場景下,技術(shù)有其不可替代性和成本可控性,已經(jīng)成為上述兩條路徑都繞不開的技術(shù)支持。
至于攝像頭和激光雷達(dá),從技術(shù)層面來說各有千秋:
攝像頭技術(shù)相對成熟,優(yōu)勢在于成本低廉,支持基于深度學(xué)習(xí)的類型識(shí)別,但易受天氣、環(huán)境光等因素影響,且無法有效獲得三維信息。
激光雷達(dá)工作在紅外和可見光波段,用發(fā)射激光束探測目標(biāo)的位置、速度等特征量,實(shí)現(xiàn)精準(zhǔn)建模,且探測距離遠(yuǎn)。目前常見的有 8 線、16 線、 32 線激光雷達(dá)。激光雷達(dá)線束越多,測量精度越高,安全性越高。
但梳理攝像頭和激光雷達(dá)的成本便可發(fā)現(xiàn),2018年攝像頭的單價(jià)約100美元,而激光雷達(dá)的單價(jià)則高達(dá)20000美金。以同樣實(shí)現(xiàn)L4級別的自動(dòng)駕駛為目標(biāo),公開資料稱谷歌Waymo自己組建團(tuán)隊(duì)研發(fā)激光雷達(dá)的硬件,把成本削減了90% 以上,基本上是 7000 美金左右,而相同的技術(shù)水平如果用攝像頭,成本約在1000美元以內(nèi)。也就是說,攝像頭的成本遠(yuǎn)遠(yuǎn)低于激光雷達(dá)。
那為何Waymo還執(zhí)著于激光雷達(dá)路線?原因在駕駛數(shù)據(jù)的精確性。
通過攝像頭只能獲得2D平面數(shù)據(jù)、地面異形識(shí)別障礙、工作易受外部條件干擾等缺陷導(dǎo)致攝像頭獲取的數(shù)據(jù)相對粗糙,而汽車作為關(guān)乎乘客生命安全的第三空間,激光雷達(dá)能獲取更為精確的駕駛數(shù)據(jù)和其他傳感器抗衡。
廣發(fā)證券在研報(bào)中指出,對于單價(jià)上萬的激光雷達(dá),初步判斷降價(jià)周期或已開啟,集成商已開始批量采購。具體的案例是Veoneer在2018年從一家全球性的OEM獲得第一筆大批量商業(yè)化激光雷達(dá)訂單。業(yè)內(nèi)人士預(yù)判在激光雷達(dá)單價(jià)降至1750元以下時(shí)將會(huì)大面積投產(chǎn)。
因此,從這個(gè)階段的實(shí)操層面來講,攝像頭為主導(dǎo)是主流,但是未來隨著激光雷達(dá)成本的降低,預(yù)計(jì) 2025 年達(dá)到L4 階段時(shí),激光雷達(dá)將獲得發(fā)展契機(jī)。猶如,特斯拉代表現(xiàn)在,Waymo代表未來。
產(chǎn)業(yè)格局:國內(nèi)企業(yè)有望在攝像頭市場突出重圍
國元證券在研報(bào)中指出,預(yù)計(jì)到2025年,我國智能傳感器市場將直逼800億元,其中毫米波雷達(dá)80億元、激光雷達(dá)與超聲波雷達(dá)192億元、攝像頭傳感器315億元。
首先在毫米波雷達(dá)領(lǐng)域,關(guān)鍵技術(shù)被外商壟斷,集中化程度高,主要玩家有大陸、博世、電裝、 奧托立夫、Denso、德爾福等傳統(tǒng)零部巨頭。而且不幸的是,海外廠商采取技術(shù)封鎖,國內(nèi)自主車載毫米波雷達(dá)產(chǎn)品總體仍處于研制階段。即便國內(nèi)企業(yè)加速追趕,研發(fā)的主流產(chǎn)品是在精度和探測距離上略遜一籌的24GHz毫米波雷達(dá)。該領(lǐng)域出現(xiàn)了一批國內(nèi)新興挑戰(zhàn)者,如華域汽車、保隆科技、德賽西威等,但與海外廠家不管在技術(shù)實(shí)力和市場占有率上仍有較大差距。
其次在超聲波雷達(dá)領(lǐng)域,它作為倒車?yán)走_(dá)的主流傳感器,搭載率已經(jīng)達(dá)到 45.2%。和毫米波市場不同,雖然超聲波雷達(dá)市場一樣由海外企業(yè)占據(jù)——博世、日本村田、日本尼賽拉等,但國內(nèi)奧迪威和同致電子仍具有較高的競爭力。奧迪威是國內(nèi)領(lǐng)先的超聲波傳感器生產(chǎn)商,2017年奧迪威車載超聲波傳感器的銷量為3000萬個(gè),國內(nèi)市場占有率達(dá)30%,全球倒車?yán)走_(dá)市場占有率達(dá)9%。臺(tái)灣同致電子其核心產(chǎn)品為倒車?yán)走_(dá),2016年成為亞洲倒車?yán)走_(dá)OEM市場第一供應(yīng)商。
在代表未來自動(dòng)駕駛核心傳感器——激光雷達(dá)領(lǐng)域,核心技術(shù)主要掌握在 Velodyne、Ibeo、Quanergy 三家海外企業(yè)中。美國 Velodyne 的機(jī)械式激光雷達(dá)起步較早,技術(shù)領(lǐng)先,同時(shí)與谷歌、通用汽車、福特、Uber、百度等全球自動(dòng)駕駛領(lǐng)軍企業(yè)建立了合作關(guān)系,占據(jù)了車載激光雷達(dá)大部分的市場份額。
而攝像頭這個(gè)目前自動(dòng)駕駛最為成熟和主流的車載傳感器,50%以上的全球市場被臺(tái)灣大立光電、舜宇光學(xué)和玉晶光電三家中國企業(yè)瓜分,市占率分別為34.5%、9.4%、9.4%。根據(jù)測算,預(yù)計(jì)攝像頭傳感器 2019年攝像頭市場規(guī)模達(dá)到150 億元,進(jìn)入 L3 階段,2020 年和 2025 年市場規(guī)?梢赃_(dá)到 205 億元和 315 億元,2016-2025 年復(fù)合增長率 達(dá)到 17%左右。
汽車“看”得見的未來發(fā)展空間巨大,格局遠(yuǎn)還未定,唯一確定的是在目前以攝像頭為主導(dǎo)的自動(dòng)駕駛視覺方案中,中國企業(yè)已占據(jù)先機(jī)。
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