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摄像头、雷达、激光雷达——自动驾驶几大传感器系统大揭秘

导读: 当今的半自动驾驶系统采用了各种各样数量和设计的雷达和摄像头系统。而高性能价格合理、能检测300米半径内信息的激光探测与测距系统开发,还处在预研阶段。大多数汽车制造商都认为,如果要实现全自动驾驶,摄像头、雷达和激光雷达这三大传感器系统缺一不可。

如若要想在2021/2022的年度车型上实现SAE L4/L5的全自动驾驶功能,就需要应用多种传感器冗余系统。当今的半自动驾驶系统采用了各种各样数量和设计的雷达和摄像头系统。而高性能价格合理、能检测300米半径内信息的激光探测与测距系统开发,还处在预研阶段。大多数汽车制造商都认为,如果要实现全自动驾驶,摄像头、雷达和激光雷达这三大传感器系统缺一不可。

目前,超声波雷达、毫米波雷达和多摄像头系统已经在高端汽车上应用,随着智能驾驶发展破竹之势,环境感知技术将快速发展,进一步发挥协同作用。虽然传感器仅仅是自动驾驶汽车的一部分,但是市场前景十分广阔。因此,相关机构预计到2020年左右全球车载摄像头、毫米波雷达和夜视系统等市场都将进入快速成长期。

摄像头

智能驾驶之慧眼

车载摄像头是实现众多预警、识别类ADAS功能的基础。 在众多ADAS功能中,视觉影像处理系统较为基础,对于驾驶者也更为直观,而摄像头又是视觉影像处理系统的基础,因此车载摄像头对于智能驾驶必不可少。

车道偏离预警(LDW)、前向碰撞预警(FCW)、交通标志识别(TSR)、 车道保持辅助(LKA)、行人碰撞预警(PCW)、全景泊车(SVP)、驾驶员疲劳预警等众多功能都可借助摄像头实现,有的功能甚至只能通过摄像头实现。

摄像头可实现的ADAS功能

车载摄像头价格持续走低,未来单车多摄像头将成为趋势。 相对于车载雷达等传感器价格更加低廉,易于普及应用。 特斯拉Autopilot 2.0的硬件系统中就包含8个摄像头,未来单车多摄像头将成为趋势。

根据不同ADAS功能的要求,摄像头的安装位置也不尽相同。按摄像头的安装位置不同,可分为前视、侧视、后视和内置四个部分。未来要实现全套ADAS功能,单车需配备至少5个摄像头。据高工智能产业研究院(GGII)研究院预估,摄像头随着ADAS渗透率的提升,市场规模由2016年的20亿元增长到2020年的58亿元,年复合增长率为30%。

车载摄像头的价格不断走低

前视摄像头使用频率最高,单一摄像头可实现多重功能。 通过算法开发优化,单一前视摄像头可以实现多重功能,如行车记录、车道偏离预警、前向碰撞预警、行人识别等。未来也有望通过算法整合,实现更多ADAS功能。

前视摄像头一般为广角镜头,安装在车内后视镜上或者前挡风玻璃上较高的位置,以实现较远的有效距离。

侧视摄像头代替后视镜将成为趋势。 由于后视镜的范围有限,当另一辆在斜后方的车位于这个范围之外就“隐身”,这个范围之外的部分就叫做盲区。因为盲区的存在,大大增加了交通事故发生的几率。而在车辆两侧加装侧视摄像头可以基本覆盖盲区,当有车辆进入盲区时,就有自动提醒驾驶员注意,这就是盲区监测系统。

目前还出现了新的潮流,那就是使用侧视广角摄像头取代后视镜,这样既能降低风阻,同时又可以获得更大更广的视角,避免在危险的盲区发生意外, 宝马i8 Mirrorless概念车就采用如此设计。

汽车后视镜盲区

全景泊车系统调用车身周围多个摄像头,助泊车开启“上帝视角”。 全景泊车系统通过安装在车身周围的多个超广角摄像头,同时采集车辆四周的影像,经过图像处理单元矫正和拼接之后,形成一副车辆四周的全景俯视图,实时传送至中控台的显示设备上。

驾驶员坐在车中即可以“上帝视角”直观地看到车辆所处的位置以及车辆周报的障碍物,从容操纵泊车入位或通过复杂路面,有效减少刮蹭、碰撞等事故的发生。

全景泊车系统的图像拼接技术

车载摄像头应用广泛且价格相对低廉,是最基本最常见的传感器,未来市场空间将超百亿人民币。

摄像头对于多个ADAS功能必不可少,未来单价也有望继续走低,将带动车载摄像头市场空间快速增长。根据的估算,全球车载摄像头出货量将从2014年的2800万枚增长到2020年的8300万枚,复合增长率达20%。

据此估算,全球车载摄像头市场规模将从2015年的62亿人民币增长到2020年的133亿人民币,年复合增长率将达16%。消费区域主要在美洲、欧洲、亚太等地,其中亚太地区将成为增长最快的市场。

2020年国内车载摄像头市场需求量测算

摄像头产业链主要有镜头组、CMOS(Complementary Metal-Oxide Semiconductor,即互补性金属氧化物半导体)、 DSP(Digital Signal Process 即数字信号处理器)、模组封装等环节组成。

近几年,智能手机的高速增长带动了摄像头市场的蓬勃发展,但是从 2014年开始智能手机的增速已转缓,手机摄像头未来的增长率也必将放缓。随着车载摄像头市场的兴起,手机摄像头产业链各个环节的产能将向车载摄像头产业转移,预计未来CMOS、镜头、 模组封装等产业链环节将继续保持高增长。

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