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本月中旬，一輛特斯拉Model Y在底特律市郊撞上了一輛白色半掛卡車，車頭直接鉆進了卡車的貨柜之下。這并非特斯拉首次發生此類事故，早在2016年特斯拉就因視覺識別系統錯誤地把卡車白色貨廂識別成了天空而引發過交通事故，之后類似事故又陸陸續續發生了幾起。
有了特斯拉的“前車之鑒”，加之超聲波雷達、攝像頭、毫米波雷達等確實存在各自的性能缺陷，依靠單一種類傳感器無法勝任自動駕駛，尤其是L3+高階自動駕駛的復雜情況與安全冗余，基于多傳感器融合的感知方案便成了行業的必然選擇。
智能駕駛快速發展，傳感器融合是必經之路
汽車智能化變革的出現，讓超聲波雷達、攝像頭、毫米波雷達等環境感知技術有了更大的用武之地。
比如超聲波雷達，由于技術成熟、成本低、數據處理訊速等特點，在倒車預警防撞、低速AEB、自動泊車APA等領域有廣泛的應用。攝像頭得益于出色的分辨率，以及與相關算法的集成，能夠有效識別物體屬性，從而支持360全景、車道偏離預警LDW、交通標志識別TSR、駕駛員狀態監測DMS等輔助駕駛應用。毫米波雷達則因探測距離遠、探測性能穩定、環境適用性高，成為了開發變道輔助預警LCA、自適應巡航ACC、前向防碰撞AEB等功能的重要技術支撐。
而高級別自動駕駛的發展，甚至還催生了巨大的激光雷達需求。特別是對于L3+自動駕駛汽車而言，由于激光雷達具備高精度、可實時進行3D環境建模等特性，在業內已經被廣泛認為是L3-L5 階段中十分關鍵的傳感器，并已經開始進入商用。
但另一方面，因上述傳感器本身的特性使然，它們在用于環境感知時，各自面臨的缺陷亦不容忽視。其中超聲波雷達主要的“短板”是探測結果易受溫度影響，且探測距離較短——通常只有數米。攝像頭極易受惡劣天氣影響，特別是在黑夜和強光環境里視覺效果十分不理想。毫米波雷達在識別物體屬性，以及道路交通指示牌等方面，表現較差。激光雷達商用面臨的最主要挑戰則是成本高昂、工藝復雜。
因此，在實際應用過程中，車企常常將上述幾種感知技術搭配使用，以彌補彼此的缺陷，保證信息充分獲取，提升整個智能駕駛系統的魯棒性、安全性和可靠性。比如毫米波雷達與攝像頭通過空間和時間的同步，即在空間和時間維度匹配雙方觀測值并融合數據，可以優化傳感器對距離及速度的測量精度，提升傳感效率。
“在考慮整車配置、成本等因素的情況下，基于 ‘超聲波雷達+環視系統’‘毫米波+前向影像ADAS’的感知融合技術已經成了智能汽車初期發展的主流技術路線。” 珠海上富技術中心陳經理表示。不僅如此，隨著汽車智能化水平的提升，整車所搭載的傳感器數量也越來越多，部分前沿車型所搭載的傳感器總量已經超過了30個。
比如蔚來ET7，作為蔚來汽車旗下首款轎車，就搭載了多達33個高精度傳感器，包括1個超遠距高精度激光雷達、11個800萬像素高清攝像頭、5個毫米波雷達、12個超聲波傳感器、2個高精定位單位、1個V2X車路協同感知系統和1個ADMS增強主駕感知，較蔚來ES8的25個傳感器還多8個。極狐 HBT搭載的傳感器數量更多，其中僅華為的96 線中長距激光雷達，就將搭載3個，其他還包括6 個毫米波雷達、12 個攝像頭和13 個超聲波雷達。長城摩卡據悉也將搭載3個激光雷達模組，以及8個毫米波雷達、12個超聲波雷達、多個攝像頭和控制。
就傳感器種類來看，由于成本相對較低，并且技術更成熟，以超聲波雷達應用十分普遍，很多新車搭載量均超過了10顆，部分甚至超過了15顆，像大眾MEB平臺下的IPA/RPA配置定義了16顆超聲波雷達的應用，博世更是在L4/L5應用中規劃高達32顆超聲波雷達。其次是攝像頭，單車搭載量也已經超過了10顆。毫米波雷達由于成本和技術門檻相對較高，搭載量相對較少，約在5~8顆。激光雷達則剛剛開始上車，預計未來幾年將進入真正的規模化商用。
而隨著多傳感器融合感知方案在新車上的廣泛應用，推動相關硬件以及整個ADAS市場也隨之進入了爆發期。以攝像頭為例，據中金公司測算，到2025年國內車載攝像頭市場規模將達到227億元，2020-2025年的CAGR為30%。而毫米波雷達方面，預計2023年中國毫米波雷達市場規模將達到 171億元，2018-2023 年CAGR為 48%。
至于整個ADAS產業，未來市場前景更為廣闊。雖然近兩年各類ADAS應用已經開始大批量上車，但整體滲透率依然不高，即使是走在前面的歐美日等市場，滲透率也只有8%-12%，更不用說中國，5%都不到，這意味著還有很大的提升空間。比如中國ADAS產業，預計2025年市場規模將超2000億元。
角逐ADAS賽道，本土供應商強勢突圍
近幾年中國智能汽車產業的快速發展，與本土ADAS供應鏈的日趨完善有很大的關系，尤其是本土供應商，在此過程中發揮了不可替代的作用。
在過去相當長的一段時間里，歐美等成熟市場由于區域汽車產業生態鏈相對較成熟，為ADAS關鍵技術的發展提供了重要支撐，導致相關市場一直由外資零部件巨頭占據主導。特別是在超聲波雷達、毫米波雷達以及攝像頭等關鍵傳感器的設計制造方面，從上游的芯片設計到傳感器集成再到ADAS軟硬件系統集成，走在市場前列的幾乎都是外資零部件巨頭。
直到近幾年，這種情況才逐漸有所改善。得益于智能駕駛的快速發展，國內構建智能汽車產業鏈的呼聲日益高漲，過去幾年很多本土零部件企業紛紛開始強化智能化領域的布局，并逐漸在市場嶄露頭角。
比如珠海上富，基于對傳感器融合的深刻理解，一直在積極構建軟硬一體的智能駕駛解決方案，并先后開發了眾多融合感知方案，包括將影像與超聲波雷達相融合，實現記憶泊車、油箱防盜抓拍等功能；與毫米波雷達相融合實現前方碰撞預警FCW、自動緊急剎車AEB、自適應巡航ACC等L2級自動駕駛必備功能。目前，相關產品已經在國內外主流車企上廣泛搭載。不僅如此，今年3月珠海上富還成為了粵港澳大灣區智慧視覺產業聯盟理事單位。
支持珠海上富實現上述技術突破的，是其在超聲波雷達、毫米波雷達、攝像頭3大核心領域成熟的自主研發能力。以超聲波雷達為例，在該領域珠海上富目前已經在研發第4代高性能編碼超聲波雷達，以及超聲波與攝像頭融合的全自動泊車RPA、涉水預警、低速前后碰撞剎車F/RAEB和限高碰撞預警系統。
在毫米波雷達方面，珠海上富的24GHz毫米波雷達已經實現了批量前裝配套供貨，用于實現盲區監測BSD、變道輔助預警LCA、停車開門預警DOW、前向碰撞預警FCW，以及超聲波雷達與毫米波雷達融合的商用車補盲預警系統等應用。下一步即將推出的是77GHz毫米波雷達、4D毫米波雷達，以及與影像融合的自適應巡航ACC系統。
在影像產品方面，珠海上富以高性能車規級SOC芯片為基礎，自主研制影像控制器，搭載多顆攝像頭，以基于深度學習的ADAS算法為核心，先后量產實現了360全景影像AVM、前向防碰撞預警FCW、車道線偏離預警LDW、交通標志識別TSR、駕駛員狀態監測DMS等功能，應用于車輛安全駕駛輔助的不同場景，目前該公司正著眼于超聲波、影像與毫米波技術多傳感器融合的AEB、ACC系統研發。
“特別值得一提的是，珠海上富是全球為數不多的同時擁有超聲波雷達傳感器和換能器的供應商，并且我們與法雷奧、博世走的是同樣的技術路線，擁有自主換能器(探芯)設計研發能力、全自動化制造能力和定制傳感器芯片能力。”陳經理指出。而在毫米波雷達方面，珠海上富除了算法先進和軟硬件集成之外，還具備較強的天線自主設計能力。
為了保證產品的高質量，珠海上富先后引進了一系列先進的研發、檢測設備，以建立完善的研發環境，并陸續引入大量優秀的管理人才和技術人才，強化公司在汽車電子領域的研發能力。比如珠海上富正在開發結構一體化、超聲焊接工藝設計，擬通過取消密封膠填充，采用傳感器后蓋超聲波焊接方式，打造自動化產線，形成流水線節拍作業。不僅如此，珠海上富還積極參與了國內相關機構、標準的籌建，并與相關高校緊密合作，針對ADAS領域前沿技術展開了人才培養及合作開發，為本土ADAS產業的發展提供助力。
目前，珠海上富的上述努力已經取得了一定的成效。發展到現在，諸如一汽、上汽、大眾、東風、吉利、比亞迪、豐田等整車企業，大陸集團、現代摩比斯等主流汽車電子供應商，以及百度這樣的智能駕駛科技企業，均與珠海上富建立了緊密的合作關系，珠海上富在超聲波雷達、毫米波雷達及攝像頭模組方面也因此形成了一定的品牌效應和市場份額。尤其是超聲波傳感器，已成功邁入全球超聲波傳感器供應商前五行列，具備由國產替代向全球替代邁進的技術積累和客戶基礎。
持續強化技術創新，力建ADAS民族品牌
毋庸置疑，在實現自動駕駛關鍵技術國產替代方面，珠海上富已經取得了階段性進展。接下來，如何更好地參與汽車智能化變革，助力高級別自動駕駛汽車的規模化落地，是該公司亟待思考的問題。
對此陳經理表示，未來公司將繼續秉持量產一代、研發一代、儲備一代的技術策略，從ADAS的底層傳感器自主可控、完全國產化為切入點，持續拓展市場份額，并逐漸開始決策算法、控制策略等方面的研究，實現產品從L1-L5所必備的智能駕駛汽車功能全覆蓋，更好地向安全駕駛、智能駕駛、自動駕駛整體解決方案提供商演進。
比如在超聲波雷達領域，目前珠海上富正在研發新一代高級智能超聲波雷達，以逐漸替代普通倒車超聲波雷達成為核心產品。“我們的新一代超聲波雷達將不僅僅能實現對目標物的距離探測，還可以探測目標物的形狀乃至高度。”陳經理指出。
為此珠海上富正大力開展超聲波雷達編碼及變頻方案研究和應用，以及超聲波雷達介質能量穿透研究和拓展應用，包括開發第4代超聲波雷達編碼，開發金屬、塑料等傳輸介質穿透探測突破方案，以賦予超聲波雷達更遠的探測距離、更快的系統反應時間和更強的抗干擾能力，使超聲波傳感器的應用進一步擴展。
在珠海上富看來，超聲波雷達經過多年的發展，技術已經非常成熟，眼下各家的競爭優勢主要體現在成本、質量控制和應用場景方面。特別是擴展超聲波雷達的應用場景，將是非常有效的提升競爭力方式，比如在涉水預警、限高預警、低速前后向F/RAEB、載重預警、倒車循跡預警以及基于多傳感器融合的AVP方面，均是近期可待的需求。
“不僅如此，當未來智能駕駛時代真正到來時，超聲波雷達將不再局限于自動泊車等場景的應用，而是有可能與毫米波雷達、影像系統相結合作為智能駕駛的核心感知單元模組，結合高效準確的算法，甚至實現對高成本激光雷達方案的替代”。陳經理表示。
在毫米波雷達方面，基于已經量產的24GHz和77GHz毫米波雷達，珠海上富也在開發更先進的產品，包括4D成像毫米波雷達，以及用于軌道交通超長距離探測的毫米波雷達，以提升毫米波雷達的空間分辨率，實現更多型號車輛的前裝量產，甚至替代部分激光雷達。據悉，目前珠海上富已經開始4D成像毫米波雷原理樣機的研制，并在算法方面做了預研。
“在毫米波雷達領域，我們的整體技術策略是，在橫向上完成多型號產品的開發，例如車載側后向毫米波雷達、車載前向MRR和LRR毫米波雷達，通過優化算法和天線，實現更遠距離的探測和更高精度的測角。在縱向上，除了將相關產品應用于行車輔助、駐車輔助與車內人員監控等，還將拓展至安防、智慧交通、醫療、工業等領域，通過使用多種傳感器的融合，使公司的產品可以應用于更多場景。” 陳經理指出。
基于多傳感器的融合，同樣是珠海上富將持續發力的重點。在這方面，據陳經理透露，珠海上富現階段正在推進的是攝像頭與超聲波融合的AVP DEMO功能樣車開發，以及影像與毫米波雷達融合的前向FCW、AEB DEMO功能樣車開發。未來，珠海上富還將基于影像、超聲波雷達及毫米波雷達的多傳感器融合，開發AEB、ACC等應用，甚至實現功能更為強大的系列產品，例如擁堵區域泊車、行車軌跡預判、交通擁堵巡航等，以及特定應用場景的無人自動駕駛，在距離車位1km范圍內的自然需求點附近，實現用戶任意召車還車。
在珠海上富看來，當前隨著汽車智能化變革的持續深入，國內ADAS產業快速從起步期向成長期過渡，該領域的競爭已經進入了白熱化階段。尤其是近兩年，諸如博世、大陸、德爾福、海拉等外資零部件巨頭紛紛在華建起了研發中心，推動外資和本土企業之間的競爭從過去單純的產品競爭，演變成了在整個產業的研發、生產、銷售、服務等環節展開全面的競爭。在這樣的競爭環境下，本土企業要想更好地突圍，必須做好技術創新。
“因此，未來3年我們的重點工作還是進一步加大人才、技術、設備等方面的投入，一方面建設研發中心，并為之配備先進的研發設備來加強公司的研發能力，另一方面通過引入優秀的管理人才和技術人才，以及與業內前沿的企業合作，來實現技術突破，搶占市場先機，建立ADAS民族品牌。”陳經理表示。
(原標題：賦能自動駕駛傳感器融合，本土供應商快速崛起)
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