自動(dòng)駕駛加持，車載傳感重要性提升

統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)顯示，芯片在每輛汽車中的價(jià)值從2000年的250美元飆升至2017年的350美元，隨著智能化、電子化以及自動(dòng)駕駛的發(fā)展，汽車中使用的芯片不斷增長。芯片對(duì)于汽車行業(yè)的重要性不斷增加，傳感器、存儲(chǔ)器、MCU、通信芯片……已經(jīng)融入汽車當(dāng)中，成為不可缺少的組成部分。當(dāng)前汽車芯片的發(fā)展情況如何?展現(xiàn)出哪些趨勢?中國芯片企業(yè)如何抓住發(fā)展機(jī)遇?本報(bào)策劃智能汽車核“芯”系列報(bào)道，探討其中的發(fā)展脈絡(luò)。

隨著科技的發(fā)展，簡單的人機(jī)交互已經(jīng)難以滿足人們的需求，為了節(jié)約駕駛時(shí)間成本以及提升交通的安全性，自動(dòng)駕駛技術(shù)應(yīng)運(yùn)而生。工程師們利用傳感器不斷采集車輛周邊以及交通狀況的信息，并通過車聯(lián)網(wǎng)傳送到云端，利用大數(shù)據(jù)以及人工智能進(jìn)行數(shù)據(jù)分析，再將控制指令傳回車輛執(zhí)行命令，這就是智能駕駛簡單的數(shù)據(jù)流程。由此可見，處于數(shù)據(jù)流程起步位置的傳感器起到?jīng)Q定性作用，那么它究竟是如何為整套系統(tǒng)提供支撐的呢?

　自動(dòng)駕駛加持，車載傳感重要性提升

自動(dòng)駕駛需要對(duì)于周圍環(huán)境進(jìn)行感測，如何將數(shù)據(jù)在不同環(huán)境下順利采集到自動(dòng)駕駛系統(tǒng)中，是傳感器的基本功。

車載環(huán)境感知傳感器分為三類：一類是常規(guī)傳感器，如橫擺角速度傳感器、加速度傳感器、輪速傳感器等;一類是感知傳感器，它們安裝于汽車車身上，如雷達(dá)、攝像頭和超聲波等;還有一類可稱為虛擬傳感器，具有代表性的如數(shù)字地圖和無線通信等就屬于這個(gè)范疇。

目前市場上感知傳感器較為普及。據(jù)記者了解，在眾多感知傳感器設(shè)備中，毫米波雷達(dá)(前向)能實(shí)現(xiàn)最大范圍的感知，其次便是前視攝像頭。但是攝像頭也并不是全部可以感知大范圍的環(huán)境，它會(huì)根據(jù)中遠(yuǎn)距離場景分為單、雙、三目等種類，感知對(duì)象包括車道線、交通標(biāo)識(shí)、障礙物、行人。除此之外，還會(huì)受到光照以及天氣等外部條件變化的影響。另一方面，攝像頭對(duì)于處理器的軟硬件要求也較高，相關(guān)技術(shù)壁壘成為各大廠商爭相突破的重點(diǎn)。

攝像頭對(duì)于信息的采集需要圖像傳感器的支持，目前市場上的圖像傳感器種類繁多，功能也多有不同。意法半導(dǎo)體與以色列汽車遠(yuǎn)紅外成像技術(shù)(FIR)創(chuàng)業(yè)公司AdaSky宣布一份技術(shù)合作協(xié)議，利用ST專有的28納米FD-SOI(全耗盡型絕緣體上硅)工藝生產(chǎn)定制芯片，然后將該芯片集成于AdaSky紅外熱像儀，制成了名為為Viper的圖像傳感器。據(jù)記者了解，Viper可以解決目前圖像傳感器最為撓頭的問題：惡劣天氣以及昏暗光線下如何識(shí)別公路和周邊環(huán)境。

Viper在攝像頭的幫助下，利用FIR微輻射熱計(jì)傳感器來探測目標(biāo)物體的溫度，采用基于卷積神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的獨(dú)有算法對(duì)障礙進(jìn)行分類，以此克服傳感器在某些光線或天氣條件下的短板和弱項(xiàng)。據(jù)意法半導(dǎo)體部門副總裁兼汽車數(shù)字產(chǎn)品部總經(jīng)理Fabio Marchio介紹，Viper強(qiáng)大的紅外視覺傳感器和高價(jià)值的算法給現(xiàn)有的傳感器增加一個(gè)高價(jià)值的互補(bǔ)性信息層?！靶旭倵l件依然是自動(dòng)駕駛主要關(guān)心的問題之一，如何解決形式條件帶來的挑戰(zhàn)性困難，正是我們努力的方向?！盕abio Marchio說。

　市場增長，國際巨頭紛紛入局

受到市場快速發(fā)展的影響，國際主要智能汽車與傳感器企業(yè)紛紛重點(diǎn)布局汽車用智能傳感領(lǐng)域。谷歌公司最早開始對(duì)智能汽車技術(shù)進(jìn)行研究，利用傳感器獲取3D街景地圖，通過其環(huán)境感知系統(tǒng)方案，再加上360度掃描式激光雷達(dá)傳感器，就可以完成對(duì)周圍環(huán)境的信息采集。谷歌計(jì)算智能汽車與周邊目標(biāo)物體的距離、速度和角度等物理信息是通過頂置式激光雷達(dá)傳感器來實(shí)現(xiàn)的，據(jù)專家分析，這部分的激光雷達(dá)是導(dǎo)致智能汽車難以產(chǎn)業(yè)化的原因之一。除了成本居高不下之外，在霧靄、暴雨和暴雪等惡劣天氣下，汽車的性能和穩(wěn)定性都會(huì)受到一定的影響。

德國大陸公司研發(fā)的智能汽車所使用的傳感器是另一類型的代表——多傳感器數(shù)據(jù)融合技術(shù)。其技術(shù)方案是通過毫米波雷達(dá)和相機(jī)等低成本的環(huán)境感知傳感器，感知車輛周圍的環(huán)境信息。在其整輛車上，具有智能天線模塊，可將整車的信息與外界進(jìn)行交流。

博世也是傳感器國際大廠之一，產(chǎn)品覆蓋領(lǐng)域主要在毫米波雷達(dá)方面，目前技術(shù)發(fā)展集中于24GHz和77GHz，24GHz主要用在汽車后方，實(shí)現(xiàn)近距離探測，77GHz則用于前方與側(cè)面?！安┦朗侨蜃畲蟮?a href="http://www.ttokpm.com/v/tag/7888/" target="_blank">MEMS傳感器提供廠商。未來車聯(lián)網(wǎng)是一個(gè)大方向，還有很多不同的挑戰(zhàn)，但是博世已經(jīng)準(zhǔn)備好開拓產(chǎn)品應(yīng)用，提供更適合的解決方案給博世的使用設(shè)計(jì)創(chuàng)造者。”博世亞太區(qū)總裁Leopold Beer在BMA400新品發(fā)布會(huì)上對(duì)記者說。

集邦拓墣產(chǎn)業(yè)研究院分析師林雅惠表示，隨著各國對(duì)于專用頻段劃定，79GHz有望取代24GHz。除了毫米波雷達(dá)，博世在超音波雷達(dá)方面也有成熟產(chǎn)品。博世超音波雷達(dá)具有成本低廉、穿透力強(qiáng)、衰減小等優(yōu)勢，并且小型化技術(shù)發(fā)展仍有進(jìn)步空間。

　中國車用傳感器產(chǎn)業(yè)，需盡快掌握核心技術(shù)

傳感器融合必然是未來發(fā)展的一個(gè)趨勢。自動(dòng)駕駛通過傳感器持續(xù)不斷地收集車輛外部的環(huán)境信息，判斷周遭環(huán)境中運(yùn)動(dòng)以及靜止的物體，并對(duì)運(yùn)動(dòng)的物體進(jìn)行檢測和跟蹤，再通過人工智能來判斷目標(biāo)是否會(huì)造成威脅。整個(gè)系統(tǒng)采集的信息量巨大，絕非一個(gè)或者一種傳感器可以支撐，這就需要將不同的傳感器進(jìn)行融合，優(yōu)化各傳感器的加權(quán)值，提高輸出目標(biāo)數(shù)據(jù)精度和減少傳感器自身帶來的誤差?！皞鞲衅鞲饔袃?yōu)勢，但就單一傳感器而言，仍受限于天候與車輛高速行駛等因素干擾，使得感測融合(Sensor Fusion)與結(jié)合車聯(lián)網(wǎng)(V2X)成為自動(dòng)駕駛技術(shù)開發(fā)的重點(diǎn)方向?！绷盅呕菡f。

除此之外，解決多重傳感器在非結(jié)構(gòu)化道路中難以完全滿足車輛感知周圍環(huán)境信息的問題，也將是傳感器發(fā)展的一個(gè)重點(diǎn)。市場上解決這個(gè)問題需要用到機(jī)器學(xué)習(xí)或者神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)等智能算法，這便會(huì)帶來了運(yùn)算速度及信息存儲(chǔ)量的技術(shù)壁壘。

“感測融合指處理器能夠同時(shí)匯集并運(yùn)算多種信號(hào)，以應(yīng)對(duì)復(fù)雜的環(huán)境感知需求，幫助車輛做出更安全的控制指令;結(jié)合車聯(lián)網(wǎng)則幫助車輛實(shí)時(shí)與周圍的車輛、行人、基礎(chǔ)設(shè)施等發(fā)出航向信息，幫助其他車輛進(jìn)行路徑規(guī)劃。上述兩種技術(shù)將作為實(shí)現(xiàn)自動(dòng)駕駛的重要輔助，有效提升自動(dòng)駕駛系統(tǒng)安全性?！绷盅呕菡f。

目前，中國在車載傳感器中做得比較好的是毫米波雷達(dá)，廠商包括易道、森思泰克、卓泰達(dá)等。在車載鏡頭部分也有一些公司進(jìn)行技術(shù)研發(fā)，例如蘇州智華、邁瑞思、浙江?？蹬c北京經(jīng)緯恒潤等。但是談到整體實(shí)力，中國車載傳感器技術(shù)依舊落后。

國家質(zhì)檢總局原總工程師劉兆彬提出快速提升我國傳感器標(biāo)準(zhǔn)化水平。他表示，我國傳感器產(chǎn)業(yè)總體處于中低端水平，要使物聯(lián)網(wǎng)、傳感器產(chǎn)業(yè)由中低端向中高端轉(zhuǎn)型，就要大力提升產(chǎn)業(yè)價(jià)值鏈的協(xié)同，爭取掌握相應(yīng)產(chǎn)品的定價(jià)權(quán)。

“中國車用傳感器一直高度依賴進(jìn)口，相關(guān)產(chǎn)業(yè)發(fā)展落后于歐美國家，尚未形成獨(dú)立產(chǎn)業(yè)。就目前中國自產(chǎn)的傳感器而言，仍存在感測精度較低、抗干擾性弱等問題，加上中國缺乏一級(jí)供應(yīng)商，使得傳感器廠商也難以系統(tǒng)地進(jìn)入規(guī)模較大的整車廠，僅能基本滿足小批量、低階車的需求?！绷盅呕菡f。

Isuppli汽車電子分析師王仁震表示，中國汽車電子的外資企業(yè)數(shù)量雖少，但是卻占據(jù)了市場的半壁江山。越來越多的外資企業(yè)都加大了對(duì)中國市場的研發(fā)投入。“對(duì)中國汽車電子企業(yè)來說，既是機(jī)遇，又是挑戰(zhàn)。未來中國車載多媒體市場增長將放緩，但在主動(dòng)安全系統(tǒng)應(yīng)用的旺盛需求驅(qū)動(dòng)下，中國傳感器市場將大幅增長?！蓖跞收鹫f。

隨著中國成為全球最大汽車市場，傳感器的整體規(guī)模必然會(huì)擴(kuò)張?！拔磥砦迥?，國內(nèi)傳感器市場平均銷售增長率將達(dá)31%。汽車電子會(huì)是中國傳感器需求規(guī)?？焖僭鲩L的主要?jiǎng)恿Α！苯鹉９た鼐W(wǎng)首席分析師羅百輝說。

龐大的市場規(guī)模的確有機(jī)會(huì)帶動(dòng)國內(nèi)車用傳感器發(fā)展?！坝绕渲袊谧詣?dòng)駕駛發(fā)展上，算法與數(shù)據(jù)方面并不落后于歐美國家，為求更佳的軟硬件整合，國際自動(dòng)駕駛解決方案提供商亦開始尋求中國的合作伙伴，故傳感器從業(yè)者應(yīng)積極擴(kuò)張與解決方案提供商的合作網(wǎng)絡(luò)，以次系統(tǒng)的方式進(jìn)入整車廠的供應(yīng)體系?！绷盅呕菡f。

另一方面，中美貿(mào)易摩擦，汽車電子是主角，車用傳感器是美國本次征稅清單限制范圍的主要部分。TrendForce集邦咨詢認(rèn)為，中國對(duì)美出口較少，貿(mào)易摩擦影響幾乎可以忽略不計(jì)，短期內(nèi)甚至可能會(huì)有利于中國企業(yè)獲得自主科技創(chuàng)新與增強(qiáng)自主知識(shí)產(chǎn)權(quán)實(shí)力的空間和機(jī)會(huì)。

“暫時(shí)還沒看到影響，也許還需要一點(diǎn)時(shí)間，并且根據(jù)我了解到的部分，目前歐洲和中國的器件在這個(gè)傳感器市場上占比還是很大的，傳感器種類較多，美國也有不少傳感器公司?！币夥ò雽?dǎo)體微電機(jī)產(chǎn)品部市場經(jīng)理秦亮說。

但長遠(yuǎn)來看，當(dāng)產(chǎn)業(yè)進(jìn)入到白熱化競爭階段，并且中國還未能掌握核心技術(shù)時(shí)，該關(guān)稅清單則可能阻礙中國掌握汽車傳感器發(fā)展的核心技術(shù)。所以，對(duì)于國內(nèi)汽車產(chǎn)業(yè)來說，需盡快掌握核心技術(shù)。