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低成本化是激光雷达的大趋势标志牌
感应识别指的是车辆通过摄像头、激光雷达、毫米波雷达、车身传感器等元件感应和识别车辆周围情况;路径规划指的是依靠高精度数字地图制定行车路线;
决策指的是集合感应识别层所传导过来的信息,通过智能的决策芯片作出决策,并对车辆下达执行指令;执行层收到决策层的指令后,按照决策指令和配套的电子行车系统进行行车并到达目的地。
车联网 V2X 是自动驾驶和未来智能交通运输系统的关键技术,当环境感知系统无法做到全天候、全路况的准确感知时, V2X 可以利用通信技术、卫星导航对感知系统进行协调互补。
主流的感应识别元件主要以摄像头和雷达为主,并辅以红外探头,到达多传感器协调合作,实现车辆周围环境全覆盖。目前市场上主要存在传感器包括摄像头、超声波雷达、激光雷达、毫米波雷达、红外探头。
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车载摄像头主要分为前视摄像头,侧视摄像头和后视摄像头。前视摄像头主要应用于自适应巡航、车道偏离预警、前撞预警、行人监测等;侧视摄像头可以观察车辆两侧的情况,结合前后视摄像头,将可以实现360°全景影像系统、自动泊车等;后视摄像头主要应用于倒车可视系统、后方碰撞预防系统等。
机器视觉在自动驾驶中不可或缺。以摄像头为代表的机器视觉传感器是自动驾驶的核心感知技术。视觉系统不仅能够识别目标距汽车的距离,还能够识别目标的纹理和色彩,这是车载雷达所不能做到的。成熟的视觉系统,可以实现对道路信息(包括车道、交通信号灯、交通路标等)、障碍物、行人以及车辆的精准识别,并提前给予驾驶员提示。
车载摄像头市场在 ADAS 的带动将维持高速增长。随着自动驾驶技术的发展,ADAS 的渗透率在逐步提高,驱动着车载摄像头的持续高增长。据智研咨询统计,2015 年我国车载镜头行业产量约 1880 万个,同比增长 57%,并且近四年来增速都维持在 40%以上。预计在自动驾驶的高景气的情况下,车载镜头行业将维持高增速。
超声波雷达主要是利用超声波原理,由探头发送超声波撞击障碍物后反射此声波,计算出车体与障碍物间的实际距离,然后提示给用户。超声波雷达现在主要应用于倒车雷达,帮助驾驶员扫除倒车时产生的视野死角和视线模糊的障碍。超声波雷达探测距离相对较短,目前多数的普通家用轿车均已装配了超声波的倒车雷达装置。
由于汽车销量的增长、单价下降和装配率上升的多重驱动,全球超声波雷达需求持续增长。据智研咨询数据显示,2013 年全球倒车雷达总需求量达到 3880 万套,同比增长 24.6%;全球汽车产销量增长,倒车雷达单价下降、前装装配率提升,后装市场放量等多重因素是推动全球倒车雷达需求市场快速增长的重要推力。2009 年全球倒车雷达需求量市场规模为 14.3 亿美元,截至 2013 年底全球倒车雷达市场规模达到 29.3 亿美元。
国内超声波雷达市场需求潜力巨大。随着国内倒车雷达技术的加强、上下游产业格局整合,将会拉动国内倒车雷达的市场需求,据智研咨询数据显示,2013 年国内倒车雷达市场消费量达到 1225 万套,预计 2019 年国内倒车雷达的消费量将达到 2520 万套。
激光雷达的原理与雷达原理相似,根据激光遇到障碍后的折返时间,计算与目标的相对距离。激光雷达的激光光束与超声波雷达的声波和毫米波雷达的电磁波相比更加聚拢,声波和电磁波在传播路径上遇到尺寸比波长小的物体时,将会发生衍射现象,因此,无法探测大量存在的小型目标,而激光雷达可以准确测量视场中物体轮廓边沿与设间的相对距离,精度可达到厘米级别。而用于雷达系统的激光波长一般只有微米的量级,因而它能够探测非常微小的目标,测量精度也远远高于毫米波雷达及其他车载标准雷达。
虽然激光雷达的测量精度高,但也存在着价格昂贵等劣势,激光雷达的测量精度与其雷达线束的多少有关,线束越多,测量精度越精准,ADAS 自动驾驶系统的安全性也越高。同时线束越多,其价格也越昂贵。激光雷达按有无机械旋转部件分类,分为机械激光雷达和固态激光雷达,固态激光雷达无需旋转部件,尺寸较小、性价比较高、测量精度相对低一些。
低成本化是激光雷达的一大趋势,目前行业有三种方式来降低整个激光雷达的成本与价格:
激光雷达市场未来 5 年复合增长率将保持在 18.5%。根据美国联合市场一项研究报告显示,截至 2016 全球激光雷达市场规模约为 1.37 亿美元,到 2022 年,全球激光雷达市场规模或将达到 9.212 亿美元,年复合增长率达 18.5%。
采用雷达向周围发射无线GHz,比较常见的汽车毫米波雷达工作频率在 24GHz、77GH、79GHz 这三个频率附近,24GHz 为中短距离测距,范围从5-70 米不等,77GHz 和 79GHz 为中长距离测距,范围从 100-250 米不等。毫米波雷达通过测定和分析反射波以计算障碍物的距离、方向、角度、相对速度和大小。
利用毫米波雷达可以做到让车辆自适应巡航及跟随前车;当汽车与周围的物体可能有碰撞发生时,通过警告提醒装置告知驾驶员或车辆采取自动紧急制动避免碰撞;当碰撞不可避免时,通过对刹车、头靠、安全带等进行控制,减轻因碰撞而带来的危害。
毫米波雷达受益于自动驾驶的发展,市场持续放量。随着各大商和科技巨头持续对自动驾驶的投入,自动驾驶技术保持着超快的进步速度,而 ADAS 作为自动驾驶的核心技术之一随之受益,毫米波雷达又是 ADAS 的感知识别系统的主要组成部分,可见毫米波雷达的市场将逐渐放量。据 Plunkett Research 数据显示, 2014 年毫米波雷达的出货量在 1900 万左右,预计到 2020 年,将达到 7200 万个。
红外探头是利用探测仪测量物体与背景间的红外线差可以得到不同的热红外线形成的红外图像。热成像则可以为驾驶者在夜间提供清晰可见的图像,大大提高了夜间驾驶的安全性。红外探头主要用于车辆在黑夜漆黑环境、雨雪雾等恶劣天气环境中辅助观察目标,使驾驶员能够在视距不足或眩晕强光中清晰地观察到前方路面上的物体,还具有行人提示等功能。
全球民用红外市场规模稳健上升。根据智研咨询的研究报告显示,2015 年全球红外市场规模达 120 亿美元左右,其中军用市场规模约为 80 亿美元,民用市场规模约 38 亿美元,预计 2019 年将达到 52.19 亿美元,年复合增长率为9.27%。
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