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1、感知层是 ADAS 最重要的一环 先进驾驶辅助系统 #xff08;ADAS#xff0c; Advanced driver-assistance system#xff09;分“感知层、决策层、执行层”三个层级#xff0c;其中感知层是最重要的一环…一、智能汽车 NOA 加快普及L3 上路利好智能感知硬件
1、感知层是 ADAS 最重要的一环 先进驾驶辅助系统 ADAS Advanced driver-assistance system分“感知层、决策层、执行层”三个层级其中感知层是最重要的一环即收集、识别各种场景主要包括车辆运动感知感知车辆行驶中速度、角度及高精度定位等信息和环境感知感知车辆行驶中交通路况和车身环境等信息。其中环境感知的感知传感器包括摄像头、毫米波雷达、超声波雷达和激光雷达等。 2、L3 上路利好智能感知硬件华为自研 192 线激光雷达瞩目 L3 上路可期作为汽车之眼激光雷达、摄像头毫米波雷达等智能感知硬件有望最先受益。 伴随智能化技术发展以及新世代购车主力对于追求科技、体验、智驾的追求我国智能汽车产业发展迅速短短几年内基本解决自动驾驶性能、车规级量产、降本等需求。 2023 年 12 月26 日华为问界 M9SUV 发布余承东表示其高阶智能驾驶将实现全国城区、高速、城快全覆盖。要能让汽车自动侦测物品、实现安全自动驾驶最关键的就在于车内大量的感测组件包括镜头根据市调机构 Yole 调查感测组件市场在 2032 年将达到 170 亿美元 CAGR 达45% 是 ADAS 系统中最具增长潜力的行业。 在华为问界 M9 发布会上华为自研 192 线激光雷达最为瞩目。 问界 M9 全面升级了HUAWEI ADS2.0 高阶智能驾驶系统搭载自研全新 192 线激光雷达通过 GOD通用障碍物检测网络 2.0 和 RCR 道路拓扑推理网络网络 2.0可以实现更加精准的车、人、交通设施与环境要素识别。以此为基础智能驾驶可以不再依赖高精地图实现全国能开让智能驾驶向现实应用场景落地。 3、激光雷达 L3 及以上级别自动驾驶不可省略的感知硬件 传感器之争各细分传感器的应用痛点、成本问题、市场增量机会等话题热度有增无减。 1摄像头的优势在于识别清晰、技术成熟但人眼遇到的强光、天黑、眼盲等问题摄像头同样拥有此外仅基于摄像头的智能驾驶方案依赖强大的 AI 深度学习能力大多停留在 L2 阶段。 2超声波雷达即倒车雷达成本非常低但测量距离短容易受到天气干扰只在车速慢时有优势。 3毫米波雷达即无线电波雷达穿透烟雾能力强可以很好的弥补摄像头的不足多用于盲点监测、变道辅助不惧怕强光、适应恶略天气、分辨率可达 5cm但判断精度相对偏低行车时效果打折扣。 4激光雷达相对昂贵可精准测距、速度分辨率高、能创建出目标清晰的3D 图像因此可以更好应对相对小型、异形障碍物以及复杂特殊场景在判别的精度、侦测的广度、以及环境的适应力都远优于镜头但极端天气下性能会受影响。 目前在算力能力无法支撑纯视觉路线的情况下由于激光雷达的高精度和 3D 建模能力 在售的新势力汽车产品均采用以激光雷达为主导的多传感器融合方案。车载激光雷达被认为 是 L3 级以上自动驾驶必备传感器。 禾赛科技 CEO 李一帆看来长期来看激光雷达是支撑L3 、 L4 智驾功能的标配传感器。相对于摄像头在光线变化、夜晚等场景的缺点以及相对于毫米波雷达低分辨率的缺点激光雷达可以提供密集、均匀的点云与视觉有效互补。 高级别智能车落地加速激光雷达上车。安全冗余是车厂考虑的关键要素伴随汽车自动化水平的提升单车激光雷达搭载数量将不断增加根据中国信息通信研究院L3 、 L4 和 L5 级别自动驾驶或分别需要平均搭载 1 颗、 2-3 颗和 4-6 颗激光雷达。市场规模上根据FrostSullivan 2021 年中国激光雷达行业市场规模达 6.3 亿元较 2020 年增加 2.9 亿元同比增长 85.29% 2022 年国内激光雷达市场规模达到 26.4 亿元同比增长超 300%预计2025 年我国激光雷达市场规模将达到 43.1 亿元。 二、车载激光雷达技术梳理 1、定义与成像原理 激光雷达 Lidar 全称 Light detection and ranging 激光探测与测距。车载激光雷达主要由发射系统、接收系统、信号处理系统三部分组成使用激光发射部件向一定视场角 FOVField Of View内发射光线同时使用接收部件接收范围内反射回的光线利用已知和获取的发射光线与反射光线的相关信息直接计算或推导出反射点的信息速度、距离、高度、反射强度等。 其最大优势在于能利用多谱勒成像技术创建出目标清晰的 3D 图像。激光雷达通过脉冲激光不断扫描目标物就可以获取到目标物上所有的目标点数据使用这些数据进行图像处理之后即可以得到一个精确的三维立体模型。 激光雷达光束范围很窄所以需要更多的纵向光束以覆盖大的面积所以线束决定着画 面大小从效果上来讲激光雷达维度线束越多 \ 越密测量精度越高对环境描述更加充 分安全性越高。单线束激光雷达只能进行平面式扫描不能测量物体高度目前主要应用于机器人领域如扫地、送餐、酒店服务等而无人驾驶主要采用多线束激光雷达市场上有 4线、 8 线、 16 线、 32 线、 64 线和 128 线之分。华为近期发布的问界 M9 则配备 192 线激光雷达为业界最高线束感知距离、清晰度、敏捷性均领先。 激光雷达选用的激光波长一般不低于 850nm以避免可见光对人眼的伤害目前主流的激光雷达主要有 905nm 和 1550nm 两种波长。 905nm 激光器件优势在于技术相对成熟采用硅材质成本较低劣势在于可能对人眼有危害以及探测距离受限。 1550nm 探测距离更远基本可达 250 米采用昂贵的铟镓砷 InGaAs材质激光可被人眼吸收对于人眼安全相比905nm 提高 40 倍。 出于车规、成本、安全角度存在 905nm 与 1550nm 激光雷达路线之争。对于激光雷达企业而言在降本的大趋势下成本高昂的 1550nm 路线愈发显得吃力。 2023 年在长距离产品上一 径科技 放弃了 1550nm 路线 转为投入 主流的转镜与 905nm图达通亦开始在成本层面动刀在上海车展上发布了基于 905nm 路线的 “ 灵雀 ”系列产品对各大车企报价较低。 2、按扫描方式分类 按结构不同大致可以分为机械旋转激光雷达混合半固态激光雷达和全固态激光雷达 Flash 快闪和 OPA 相控阵 Flash 为非扫描式。 传统的机械旋转激光雷达技术最早也最成熟机械式旋转带来低稳定性其安全风险不在L3 级别可接受范围内。此外由于体积较大、装备困难在车载应用方面几乎无法实现车规级验证并且各核心组件价格颇为昂贵且维护成本高目前主要为测试车使用。 纯固态激光雷达Solid-State Lidar没有机械式结构减少了机械旋转可能造成的磨损和故障可以解决机械式激光雷达面临的物料成本和量产成本高的问题是未来发展方向。固态式目前技术还不成熟、批量生产较为困难 , 大多数 OPA 激光雷达还在实验室阶段。 半固态雷达目前极为适合装车需求其能以较低的成本和较高的准确度实现扫描目前技术相对成熟是快速通过车规认证的技术方案价格也更加可控。半固态的 MEMS 微振镜 Micro-Electro-Mechanical System把所有原本激光雷达的机械结构通过微电子技术集成到单个芯片上, 集成度高、技术成熟、成本低且适合量产。 半固态激光雷达是当下纯固态激光雷达是未来。如果车厂秉承追求更高安全性的目标 纯固态 Flash 补盲激光雷达将成为发展方向缺点在于目前成本仍较高。目前主流的“一颗前向激光雷达配置方案 摄像头毫米波雷达”存在概率缺陷。即出于成本考虑一颗前向感知的主激光雷达由于视场角小存在近场盲区。而如果同时摄像头感知失效毫米波雷达又存在分辨率不高、易出现误检和漏检的问题这意味着在近场感知方面激光雷达无法与其他传感器形成冗余。 线束、方位角、扫描帧频、角分辨率、测量精度、探测距离、数据率是七个常用的激光雷达性能评价指标下表对各结构激光雷达的原理和性能进行梳理 3、优缺点 优点与其他雷达系统相比激光雷达探测范围更广、探测精度更高可以提供精准的 3D 测量数据高度可用、可量产。 1分辨率高精度高在车辆自动行驶中产生大量的可靠测量数据精确到厘米级别清晰识别物体激光波长短 0.5 μ m~10 μ m 准直性高使得激光雷达性能优异。 2抗干扰能力强能够适应恶劣的天气和光线下正常工作保障车辆自动行驶过程中的安全相比于毫米波雷达稳定性更高。 3获取的信息量丰富发射光脉冲通过往返时间计算距离周围行人和物体皆可探测实时感知四周环境做出及时判断 。在三维感知方面激光雷达通过激光扫描可以得到汽车周围环境的三维模型。 缺点现阶段成本偏高。 1现阶段成本偏高。早期车载激光雷达成本高达几万美元近期已下探至几百美元水平。 中国信息通信研究院《车载激光雷达技术与应用研究报告 2023 》 2 大雾和大雨会减弱激光信号的强度精度会下降 3现在的激光雷达的点云是基于几何呈现的虽然能分辨出形状却不能辨别颜色和纹理等难以分辨交通标识的含义和红绿灯颜色、无法区分纸袋和石头的不同 4 接受的是光信号容易受到太阳光、其他车辆的激光雷达等光线影响。 4、在智能驾驶领域的应用 根据中国信息通信研究院2021 年开始激光雷达应用于乘用车的规模快速增长。目前车载激光雷达成本较高多搭载于中高端商用车数量在 1 到 4 颗但商业应用时间较短部分车型仍处于概念车状态并且目前 “ 上车 ”的激光雷达多数处于预埋状态未完全启用激光雷达对汽车智能化起到的实际效用及可靠性等相关问题仍需至少 3 年的验证时间。 据 YOLEGroup 统计截止 2023 年第三季度已有 36 家中国车企宣布使用激光雷达预计国内将有高达 106 款搭载激光雷达的车型上市占全球同期预计发布搭载激光雷达新车型总数量近 90% 。 5、车载激光雷达厂商竞争格局 在自动驾驶领域兴起之初激光雷达基本被美国的 Velodyne 垄断且价格昂贵随着技术的不断成熟越来越多的中国厂商进入这一领域。 YOLE Group 近期发布的《 2023 年车载激光雷达报告》显示在 2021 年的乘用车激光雷达领域法国厂商法雷奥占据绝大部分市场份额 79% 中国厂商大疆览沃和速腾聚创分别排名第二 7% 和第三 6%。2022 年伴随中国智能汽车放量车载激光雷达市场份额发生巨大变化中国厂商图达通、禾赛科技和速腾聚创排名分别为第一28%、第三23%和第四14%而法国法雷奥跌至第二名24%。预计 2023 年国内厂商禾赛科技、速腾聚创和图达通将以 46%、26%、12%的出货数量占据全球市场的前三名。此外在自动驾驶出租车领域国内厂商禾赛科技的市场份额由 2021 年的58%增长至 2022 年的 67%连续两年蝉联全球第一第二名 Waymo美国 Alphabet 旗下自动驾驶公司两年份额分别为 22%和 18%。
