传感器将随着自动驾驶市场的发展而迅速爆发.doc
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1、传感器将随着自动驾驶市场的发展而迅速爆发摘要:自动驾驶是汽车智能化发展的最终方向,传感器是实现自动驾驶技术的硬件基础,相关传感器将随着自动驾驶市场的发展而迅速爆发。自动驾驶汽车是依靠人工智能、视觉计算、激光雷达、监控装置和全球定位系统协同合作,让电脑可以在没有人类主动的操作下,自动、安全地操作机动车辆,其主要由环境感知系统、定位导航系统、路径规划系统、速度控制系统、运动控制系统、中央处理单元、数据传输总线等组成。自动驾驶汽车在传统汽车的基础上扩展了视觉感知功能、实时相对地图功能、高速规划与控制功能,增加了全球定位系统天线、工业级计算机、GPS 接收机、雷达等核心软硬件。感知环节通过各种传感器采
2、集周围环境基本信息,是自动驾驶的基础,主要包括毫米波雷达、激光雷达、超声波传感器、图像传感器等。4种传感器感知范围示意图4种传感器及其产业链介绍毫米波雷达ADAS系统(高级辅助驾驶系统)需要雷达传感器的支持,而雷达也是实现自动驾驶功能的一大功臣。毫米波雷达利用无线电波对物体进行探测和定位。现在的雷达系统主要有用于中短测距的 24 GHz 雷达和长测距的 77 GHz 雷达 2 种,其中 77 GHz 的优势主要在于距离和速度测定的准确性,此外其角分辨率也更加精准。毫米波雷达可有效提取景深及速度信息,识别障碍物,有一定的穿透雾、烟和灰尘的能力,但在环境障碍物复杂的情况下,由于毫米波依靠声波定位,
3、声波出现漫反射,导致漏检率和误差率比较高;固态雷达芯片系统很常见,体积小,价格低廉。它们具有良好的范围,但比其他传感器的分辨率更差。它们在明暗条件下同样工作良好,77 GHz系统能够更好地感知雾,雨和雪,这会导致激光雷达和被动视觉系统的挑战。雷达无法进行颜色,对比度或光学字符识别。雷达在确定当前实施中的交通相对速度方面非常有效。虽然传感器尺寸使其更接近近距离探测,但它们在极短距离内的效率低于声纳。产业链目前,全球毫米波雷达市场主要由博世、大陆、天合汽车集团、法雷奥、海拉、德尔福、电装、奥托立夫、富士通等厂商主导,其中法雷奥、海拉和博世占据我国 24 GHz 雷达市场 60% 以上的出货量,德国
4、大陆、博世和德尔福占据我国 77 GHz 雷达市场 80% 以上的出货量。中国毫米波雷达技术产业创新加速,24 GHz 毫米波集成电路已实现规模量产。芜湖森思泰克智能、杭州智波、华域汽车等实现了 24 GHz 毫米波雷达的批量生产,沈阳承泰、湖南纳雷、南京隼眼电子、北京行易道、华域汽车、上海保隆汽车、苏州安智汽车等均完成了 77 GHz 雷达的样机测试,部分公司有望于 2019-2020 年实现规模量产。但由于供应链与知识产权等限制,国际毫米波雷达芯片商对中国并没有完全放开 77 GHz 雷达芯片的供应,极大程度地限制了国内 77 GHz 毫米波雷达的研发及产业化。此外,考虑到雷达产品稳定性需
5、要长期、大规模生产经验的积累,国产技术产业全面突破仍面临生产工艺等多方面的挑战。激光雷达激光雷达依靠是激光而不是无线电波。除了激光发射器,这套系统还需要一个敏感的接收器。激光雷达系统能探测静态和动态物体,并提供被探测物的高分辨率的几何图像、距离图像、速度图像。激光雷达目前是大而昂贵的系统,必须安装在车辆外面。分单线和多线激光雷达,多线激光雷达可以获得极高的速度、距离和角度分辨率,形成精确的 3D 地图,抗干扰能力强,是智能驾驶汽车发展的最佳技术路线,但是成本较高,也容易受到恶劣天气和烟雾环境的影响;目前的实施方案已经基本上从早期的30米范围到150米到200米改进了范围,同时分辨率也提高了。激
6、光雷达在所有光线条件下都能很好地工作,但由于使用了光谱波长,它们开始因空气中的雪,雾,雨和尘埃颗粒的增加而失效。激光雷达无法检测颜色或对比度,也无法提供光学字符识别功能。在汽车行业,激光雷达是个相对较新的系统,正越来越受欢迎。谷歌的自动驾驶汽车解决方案使用激光雷达作为主要传感器,但也使用其他传感器。特斯拉目前的解决方案并未包含激光雷达(虽然姊妹公司SpaceX确实如此)以及过去和现在的声明表明他们认为自动驾驶汽车不需要。眼下,激光雷达已经不是什么新鲜玩意,任何人都能从商店抱一台回家,且精确度能满足一般需要。不过,想让它克服一切环境因素(温度、太阳辐射、黑夜、雨雪天)稳定工作并不容易。此外,车载
7、激光雷达还得能看 300 码(约合 274 米)远。最重要的是,这样的产品必须能以市场可接受的价格和体积进行大规模量产。激光雷达在工业和军事领域已经应用。不过,它毕竟是一种拥有 360 度全景视角的复杂机械透镜系统。由于单个成本高达数万美元,因此激光雷达暂时还不适合在汽车产业大规模部署。产业链目前,车载激光雷达产品研发及生产厂商主要集中在国外厂商,美国 Velodyne 激光雷达技术研发及产业化进程相对领先,拥有包括 HDL-64E、HDL-32E 和 VLP-16 3 个系列在内的多条产品线,已经和 25 个无人驾驶汽车项目达成合作协议,客户覆盖百度、福特、谷歌、日产、沃尔沃等;其他厂商如美
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