汽車市場已經成為傳感器的重要應用市場,MEMS汽車傳感器作為汽車電子控制系統電子控制系統的重要信息源,對溫度、壓力、位置、轉速、加速度和振動等各種信息進行實時、準確的測量和控制。當前,一輛普通家用轎車上大約安裝了近百個傳感器,而豪華轎車上的傳感器數量多達200個,那么作為未來主流的智能電動汽車,其自動駕駛系統需要多少傳感器來支撐呢?
自動駕駛系統涵蓋三個方面,分別為:
1)感知層,通過傳感器(包括車載攝像頭/超聲波雷達/毫米波雷達/激光雷達等)感知車身周圍環境;
2)決策層,通過感知層收集的信息作出相應的決策(涉及芯片/算法);
3)執行層,通過接收傳感器的實時信息、以及芯片/算法得出的決策信號從而采取包括剎車/警示等在內的行車行動。其中硬件設備包括傳感器、芯片、高精地圖。
感知就像人類通過眼睛和耳朵感知周圍情況,自動駕駛的感知是通過激光雷達、毫米波雷達、高清攝像頭等硬件設備的周圍感知及通過GNSS(全球導航衛星系統)、IMU(慣性測量單元)、RTK(實時動態)定位等絕對位置定位組成,用來搜集車輛周邊的環境。
智能駕駛感知層各類傳感器及相關企業
1、激光雷達
激光雷達最重要的兩個屬性是測距和精度。激光雷達可以主動探測周圍環境,屬于“主動視覺”,即使在夜間仍能準確地檢測障礙物。因為激光光束更加聚攏,所以比毫米波雷達擁有更高的探測精度。缺點在于成本高昂、技術不成熟、影響車輛整體外觀。激光雷達成本高于2萬元,而攝像頭最多僅2000元,雷達則更便宜,激光雷達主導的解決方案為主機廠帶來成本壓力。
近日,全球知名市場研究與戰略咨詢公司Yole Développement發布了《2021年汽車與工業領域激光雷達應用報告》(以下簡稱《報告》)。《報告》統計了包括全球十余家頭部企業在內的激光雷達研發制造商在汽車和工業市場應用的份額占比情況。
來源:Yole Développement
報告顯示,法雷奧排名第一,占比 28%;RoboSense(速騰聚創)占比10%,排名第二;Luminar、Livox(大疆)、電裝、大陸、Cepton五家廠商以7%占有率,并列第三;緊隨其后的是Innoviz、Ibeo、華為、禾賽科技、Innovusion(圖達通)、Velodyne,占有率均為3%。
2、超聲波雷達
超聲波雷達在汽車中的應用已經有很多年了,在許多車輛的前后兩側都能發現它們的身影。按工作頻率劃分,超聲波雷達有40kHz、48kHz和58kHz三種,頻率越高,靈敏度越高,探測角度越小。在工作狀態,通過收發超聲波,超聲波雷達能以1-3cm精度測算0.2-5m范圍內的障礙物。
然而,由于工作頻率屬于聲波范圍,超聲波雷達的不足也是顯而易見的。尤其是汽車在高速行駛過程中,由于超聲波信號的傳播延遲,接收到的信息會出現一定的延遲。另外,超聲波設備也存在方向性差的問題,需要更多的設備來覆蓋同一個區域,而且天氣條件也會極大地影響它們的探測效果。
不過,這并沒有影響超聲波雷達在汽車行業的應用,非常關鍵的一點就是它的超高性價比。市場上單個超聲波雷達的售價僅為數十元人民幣,按照一套倒車雷達系統安裝4個超聲波雷達計算,硬件成本還不足二百元。自動泊車系統雖然需要的超聲波雷達數量多一些,但硬件總成本也能控制在五百元左右。與動不動就要數萬元甚至數十萬元的激光雷達相比,超聲波雷達在成本方面的優勢實在太突出了。
超聲波目前的使用場景,基本有三種,一種是實現簡單的后向倒車輔助、警告障礙物的預警功能,配置的超聲波雷達數量一般是4個;另一種是增加了汽車在前進過程中的預警,配置數量在8個;最后一種就是配置12個,實現水平、垂直、斜向全自動泊車的功能。