攝像頭、雷達、激光雷達——自動駕駛幾大傳感器系統(tǒng)大揭秘

　　如若要想在2021/2022的年度車型上實現(xiàn)SAE L4/L5的全自動駕駛功能，就需要應(yīng)用多種傳感器冗余系統(tǒng)。當今的半自動駕駛系統(tǒng)采用了各種各樣數(shù)量和設(shè)計的雷達和攝像頭系統(tǒng)。而高性能價格合理、能檢測300米半徑內(nèi)信息的激光探測與測距系統(tǒng)開發(fā)，還處在預(yù)研階段。大多數(shù)汽車制造商都認為，如果要實現(xiàn)全自動駕駛，攝像頭、雷達和激光雷達這三大傳感器系統(tǒng)缺一不可。

　　目前，超聲波雷達、毫米波雷達和多攝像頭系統(tǒng)已經(jīng)在高端汽車上應(yīng)用，隨著智能駕駛發(fā)展破竹之勢，環(huán)境感知技術(shù)將快速發(fā)展，進一步發(fā)揮協(xié)同作用。雖然傳感器僅僅是自動駕駛汽車的一部分，但是市場前景十分廣闊。因此，相關(guān)機構(gòu)預(yù)計到2020年左右全球車載攝像頭、毫米波雷達和夜視系統(tǒng)等市場都將進入快速成長期。

　　攝像頭

　　智能駕駛之慧眼

　　車載攝像頭是實現(xiàn)眾多預(yù)警、識別類ADAS功能的基礎(chǔ)。 在眾多ADAS功能中，視覺影像處理系統(tǒng)較為基礎(chǔ)，對于駕駛者也更為直觀，而攝像頭又是視覺影像處理系統(tǒng)的基礎(chǔ)，因此車載攝像頭對于智能駕駛必不可少。

　　車道偏離預(yù)警(LDW)、前向碰撞預(yù)警(FCW)、交通標志識別(TSR)、 車道保持輔助(LKA)、行人碰撞預(yù)警(PCW)、全景泊車(SVP)、駕駛員疲勞預(yù)警等眾多功能都可借助攝像頭實現(xiàn)，有的功能甚至只能通過攝像頭實現(xiàn)。

　　攝像頭可實現(xiàn)的ADAS功能

　　車載攝像頭價格持續(xù)走低，未來單車多攝像頭將成為趨勢。 相對于車載雷達等傳感器價格更加低廉，易于普及應(yīng)用。 特斯拉Autopilot 2.0的硬件系統(tǒng)中就包含8個攝像頭，未來單車多攝像頭將成為趨勢。

　　根據(jù)不同ADAS功能的要求，攝像頭的安裝位置也不盡相同。按攝像頭的安裝位置不同，可分為前視、側(cè)視、后視和內(nèi)置四個部分。未來要實現(xiàn)全套ADAS功能，單車需配備至少5個攝像頭。據(jù)高工智能產(chǎn)業(yè)研究院(GGII)研究院預(yù)估，攝像頭隨著ADAS滲透率的提升，市場規(guī)模由2016年的20億元增長到2020年的58億元，年復(fù)合增長率為30%。

　　車載攝像頭的價格不斷走低

　　前視攝像頭使用頻率最高，單一攝像頭可實現(xiàn)多重功能。 通過算法開發(fā)優(yōu)化，單一前視攝像頭可以實現(xiàn)多重功能，如行車記錄、車道偏離預(yù)警、前向碰撞預(yù)警、行人識別等。未來也有望通過算法整合，實現(xiàn)更多ADAS功能。

　　前視攝像頭一般為廣角鏡頭，安裝在車內(nèi)后視鏡上或者前擋風玻璃上較高的位置，以實現(xiàn)較遠的有效距離。

　　側(cè)視攝像頭代替后視鏡將成為趨勢。 由于后視鏡的范圍有限，當另一輛在斜后方的車位于這個范圍之外就“隱身”，這個范圍之外的部分就叫做盲區(qū)。因為盲區(qū)的存在，大大增加了交通事故發(fā)生的幾率。而在車輛兩側(cè)加裝側(cè)視攝像頭可以基本覆蓋盲區(qū)，當有車輛進入盲區(qū)時，就有自動提醒駕駛員注意，這就是盲區(qū)監(jiān)測系統(tǒng)。

　　目前還出現(xiàn)了新的潮流，那就是使用側(cè)視廣角攝像頭取代后視鏡，這樣既能降低風阻，同時又可以獲得更大更廣的視角，避免在危險的盲區(qū)發(fā)生意外， 寶馬i8 Mirrorless概念車就采用如此設(shè)計。

　汽車后視鏡盲區(qū)

　　全景泊車系統(tǒng)調(diào)用車身周圍多個攝像頭，助泊車開啟“上帝視角”。 全景泊車系統(tǒng)通過安裝在車身周圍的多個超廣角攝像頭，同時采集車輛四周的影像，經(jīng)過圖像處理單元矯正和拼接之后，形成一副車輛四周的全景俯視圖，實時傳送至中控臺的顯示設(shè)備上。

　　駕駛員坐在車中即可以“上帝視角”直觀地看到車輛所處的位置以及車輛周報的障礙物，從容操縱泊車入位或通過復(fù)雜路面，有效減少刮蹭、碰撞等事故的發(fā)生。

　　全景泊車系統(tǒng)的圖像拼接技術(shù)

　　車載攝像頭應(yīng)用廣泛且價格相對低廉，是最基本最常見的傳感器，未來市場空間將超百億人民幣。

　　攝像頭對于多個ADAS功能必不可少，未來單價也有望繼續(xù)走低，將帶動車載攝像頭市場空間快速增長。根據(jù)的估算，全球車載攝像頭出貨量將從2014年的2800萬枚增長到2020年的8300萬枚，復(fù)合增長率達20%。

　　據(jù)此估算，全球車載攝像頭市場規(guī)模將從2015年的62億人民幣增長到2020年的133億人民幣，年復(fù)合增長率將達16%。消費區(qū)域主要在美洲、歐洲、亞太等地，其中亞太地區(qū)將成為增長最快的市場。

　　2020年國內(nèi)車載攝像頭市場需求量測算

　　攝像頭產(chǎn)業(yè)鏈主要有鏡頭組、CMOS(Complementary Metal-Oxide Semiconductor，即互補性金屬氧化物半導(dǎo)體)、 DSP(Digital Signal Process 即數(shù)字信號處理器)、模組封裝等環(huán)節(jié)組成。

　　近幾年，智能手機的高速增長帶動了攝像頭市場的蓬勃發(fā)展，但是從 2014年開始智能手機的增速已轉(zhuǎn)緩，手機攝像頭未來的增長率也必將放緩。隨著車載攝像頭市場的興起，手機攝像頭產(chǎn)業(yè)鏈各個環(huán)節(jié)的產(chǎn)能將向車載攝像頭產(chǎn)業(yè)轉(zhuǎn)移，預(yù)計未來CMOS、鏡頭、 模組封裝等產(chǎn)業(yè)鏈環(huán)節(jié)將繼續(xù)保持高增長。