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最新的全球无人驾驶产业链全景图在这里!

2022-05-23 10:22:36

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10月25日,一代浙商鲁冠球逝世,曾被《福布斯》称为汽车零部件领域的“全球领袖”,被媒体冠以民营企业家中的“常青树”,浙商界“不倒翁”。

“全球领袖”鲁冠球走了,逝者已矣,造车梦不灭。汽车无人驾驶行业蓝图已现,其产业链上下游已经出现支撑公司,并在逐渐走向成熟。下面以一张全景图来浅析无人驾驶产业链。

通常来讲,自动驾驶技术可以划分为三个层次,感知->认知(计算平台、算法集成)->行动(车辆控制),然后不断循环。参考上面一张图,其中行动层包括转向、油门和制动三大控制器(以及执行机构),感知部分包括两方面,感知环境的激光雷达、毫米波雷达、摄像头、组合导航设备,感知车辆自身的包括轮速计和三大控制器的反馈量,而认知部分,包括决策和规划,是通常意义上的人工智能所在。

自动驾驶分级标准

关于自动驾驶的分级,主要有SAE(美国机动车工程师学会)标准和NHTSA(国家公路交通安全管理局)两个标准;目前,前者受到大多数业内人士的认可,它从Lv0-Lv5将自动驾驶依据控制方式和适用环境分为了6个等级。

自动驾驶行业的最终目标,必然是实现真正的无人驾驶(Lv5),而实现的方式主要分为两种思路:①从Lv0逐步过渡到Lv5,通过整合集成ADAS中的控制功能,实现真正的无人驾驶②直接从Lv0跨度到Lv4,在特定的垂直领域和相对封闭的环境中推进无人驾驶,再向Lv5,也就是全环境全路况的无人驾驶普及。

根据SAE分级,不难看出,从Lv4开始,真正的控制者由人开始转为自动驾驶系统,责任主体也随之转移。因此,在设计研发之初,ADAS之中的辅助驾驶功能就与无人驾驶的目的不同,尤其在经历Lv3、Lv4这两个阶段是时,由于责任主体发生改变,因此在法律、。

不过,ADAS的感知部分,以及不少辅助驾驶功能,例如自动巡航、自动泊车、前车碰撞紧急制动等,都可以在无人驾驶汽车当中得到应用,因此,也为无人驾驶的最终实现贡献了不小的力量。

(自动驾驶产业链结构图)

下面,本文将会对产业链上的各个部分进行单独剖析。

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感知

感知层主要可以分为传感器本身和识别算法两部分。自动驾驶汽车的传感器部分,主要由摄像头、激光雷达、毫米波雷达、超声波雷达等多种方式共同组成。

由于各种感知方式在不同环境、不同距离、不同作用上各有所长,因此采用多传感器信息融合的方式有利于保证全方位信息的收集,进而使计算机做出更加精准的判断和规划。

激光雷达

目前,激光雷达的生产厂商集中在国外,包括美国Velodyne公司、Quanegy公司以及德国的Ibeo公司等, 目前造价都比较高,一是因为激光雷达属于高精密仪器,另外一个因素是激光雷达单一型号需求量小,量产困难。激光雷达的高昂造价导致自动驾驶团队选择型号的时候会有所顾虑,如Volvo高端自动驾驶汽车XC90也只在前面放了一个一线。这块目前比较火的是Quenergy,打算直接做固态激光雷达, 国内激光雷达初创公司也在尽力追赶。

激光雷达的穿透距离远,高性能激光雷达可以实现200米范围内,精度高达厘米级的3D场景扫描重现,从而帮助自动驾驶系统实现提前行驶路线规划。

目前来看,多线激光雷达很有可能是未来无人车的必备传感器,并且与高精度地图及驾驶系统核心算法紧密相关。目前,多线激光雷达还没有针对车规级的成熟量产方案,机械旋转式多线激光雷达虽然已在普遍应用,但体积较大且价格过于昂贵,更小型更低成本的纯固态激光雷达还未见到成熟产品。

毫米波雷达、超声波雷达

除了激光雷达之外,近年来毫米波雷达和超声波雷达也逐渐成为自动驾驶汽车中,参与多传感器信息融合感知设备。其中,最为知名的例子就是特斯拉在其智能汽车中,完全没有使用激光雷达,而采用毫米波雷达+摄像头的方案,有多年渐进式的装车经验和规模。

另外,类似博世、Delphi、大陆三家智能辅助驾驶巨头供应商,也在毫米波雷达和超声波雷达这样成本较低传感器设备上,拥有比较深刻的技术积累和应用经验。

而在国内,像行易道这样的毫米波雷达厂商,也在积极进行技术开发,追赶国际巨头水平。

不过,归根结底,特斯拉还只是高级辅助驾驶系统(ADAS),而当操作主体,也就是责任主体向机器转移时,仅仅通过摄像头和毫米波雷达实现自动驾驶功能是不够的,激光雷达所带来的功能性安全冗余非常必要。

摄像头(计算机视觉)

目前,通过摄像头进行拍摄,在进行图像和视频识别,确定车辆前方环境,是自动驾驶汽车的主要感知途径,这也是很多无人驾驶公司的主要研发内容之一。

不过,在这一方面,ADAS要先于无人驾驶汽车向市场推广,因此在数据收集反馈、工程化等方面,ADAS公司也处于领先地位。

国内双目ADAS公司中科慧眼CTO崔峰就表示,在未来无人驾驶汽车中,摄像头(双目)将成为重要的感知部分,中科慧眼未来努力的目标,也是为自动驾驶汽车,乃至各类出行机器人提供机器视觉方面的技术支持。摄像头供应商Mobileye是,因为是跟算法集成到一块的,Mobileye CTO特地在一次演讲中提到端到端学习。车载摄像头的供应商众多,比如Omni、PointGrey、大恒和微视,都是做通用摄像头很多年的公司。

车载摄像头主要分为单目和双目两种。

双目摄像头基于视差原理,可以在数据量不足的情况下,测定车辆前方环境(树木、行人、车辆、坑洞等),并且获得准确的距离数据,用以提供给自动驾驶系统进行车辆控制。

而单目摄像头,主要基于机器学习原理,使用大量数据进行训练,进行环境识别。尽管需要大量数据支持,且在恶劣光线条件下的表现不如双目摄像头,但其相对便宜的价格以及成熟的技术也获得了一部分公司的青睐。

在单目ADAS领域,以色列公司Mobileye是世界最顶尖的企业,而中国公司与这样的国外巨头依然存在一定的差距。

目前,大多数踏入自动驾驶行业的初创公司,可以看作算法集成层面的公司。他们利用高精度地图进行路线规划,采用新型计算平台,整合多传感器信息,开发相应的车辆控制算法对汽车进行行为控制。

单独做机器视觉算法集成的公司比较多,因为单独做机器视觉算法实验(简称实验)目标只是给出语义识别的结果,实验跟车辆控制没有关系,并不需要一辆可控车辆。实验相对容易,容易收集数据,容易看Demo效果,还容易通过KITTI车辆数据集跟同行比较。那么低门槛带来的问题就是市场红海,只能真刀真枪PK,拼算法准确性,拼跟车企的合作落地。从业比较资深的机器视觉算法集成的公司有中科慧眼、地平线、东软和Minieye等。

计算平台

系统的计算量、数据流都非常大,同时又需要较快的反应速度,因此就需要匹配合适效能的计算资源,保证计算工作的正常运行。

自从吴恩达发现GPU非常适合进行深度神经网络训练以来,英伟达就在这一次的人工智能浪潮之中大发了一笔横财。目前,据不完全统计,全球已有超过1500家人工智能初创公司使用英伟达的产品,其中还有不少自动驾驶技术公司。

在2017年CES上,英伟达发布了最新的车载计算平台“XAVIER”,其512个Volta CUDA核心可提供高达30TOPS的计算性能,并且功率只有30W,远远优于Drive PX2。

而在国内,人工智能创业圈子中声名赫赫的地平线机器人,也正在研发其基于FPGA架构的大脑引擎(BPU),而代号为“高斯”的计算构架IP预计在2017年底推出。

不过,综合来看,自动驾驶计算平台的争夺战依然主要在国际巨头之间展开,除了英伟达之外、英特尔、微软、高通、Mobileye、Ceva、恩智浦、德州仪器等芯片、IP、ADAS供应商,都正在瞄准这一领域发力,未来的竞争激烈程度可见一斑。


2


车辆控制

自动驾驶汽车不仅仅是感知和算法,它还涉及到车辆控制、汽车动力学、汽车工程等诸多技术学科,同时需要汽车控制(刹车、转向、灯光、油门等)配件的支持。

目前,自动驾驶执行相关的技术和部件产品将依然长期掌控在车企和大型Tier1手中。如博世、大陆、Delphi等传统的Tier1掌握的执行控制专利技术已经可以支撑到自动驾驶阶段,无论在性能还是价格上都有绝对的优势。

从Tire1供应商的角度来讲,作为Tire1供应商提供控制接口,还不如提供自动驾驶解决方案,当做未来布局。速度快者如博世(Bosch),依托其多年对EPS、ESP和ABS等系统的经营积累,通过开发iBooster等新技术,跟多家车企展开了自动驾驶系统的合作。国内由于多年无人车未来挑战赛的需求,也存在几个类似的团队,凭借跟车企和供应商的良好关系,集成一套行动层平台,这都算是个面向自动驾驶团队的Tire1吧。

由于电动汽车技术的快速革新,传统汽车制造业受到了冲击,此前发动机和变速箱等壁垒技术,逐渐被车辆电控、电动机、电池等技术取代。这种变革,让创业团队自己造车成为了可能。

因此,国内外众多电动汽车、互联网造车、智能汽车企业极有可能成为自动驾驶汽车行业的新贵。比较著名的如蔚来汽车、小鹏汽车、智车优行、乐视等自己造车,掌握平台。

智车优行CEO沈海寅曾表示,在智车优行未来战略规划中,自动驾驶是关键一环。目标是在三到四年内在一些局部路况下的全自动驾驶。

另一个是成为Tire1供应商本身,由于汽车工业发展本身的原因,国外的供应商分布很早就变成巨头格局,而国内则由于价格、技术迭代和适配等原因,许多国产供应商反而拿到了许多车企的合同得以生存,如此前新闻中提过跟奇瑞合作的亚太,以及源自清华和吉大汽车系的团队。总之,目前国内自动驾驶技术还是比较依赖车企或者供应商提供平台的,因此投资人想要知道团队技术水平如何,一方面是看Demo,另一方面或可通过行动层提供方来侧面了解。


3


算法与自动驾驶汽车运营

目前,大多数踏入自动驾驶行业的初创公司,可以看作算法集成层面的公司。他们利用高精度地图进行路线规划,采用新型计算平台,整合多传感器信息,开发相应的车辆控制算法对汽车进行行为控制。

目前,自动驾驶技术公司的两级分化比较严重,一方面是看准时间和角度切入的初创企业,另一方面则是大型互联网科技巨头,如谷歌、百度、Uber等。此外,像博世这样,少量拥有相对完整的产业链结构的Tier1,也在踏足这一领域。

不过,这些进行无人驾驶汽车研发的公司,大多有更深的想法,它们并不把自己看做单纯的技术提供方,而是希望深入到运营中去。例如智行者希望能够首先在低速园区内进行无人驾驶运营,而图森互联则在一开始就瞄准了长途高速货运。Uber与其收购的Otto也将目光分别聚焦在了无人驾驶共享出行和长途货运上。

图森互联CEO陈默表示,相比于卖车,运营服务公司是更靠近产业链下游和利益链顶端的方式。

自动驾驶汽车的另一个特点,就是解放了我们在出行过程中的双手、眼睛和大脑,因此车内活动也有了更多的想象空间。驭势科技CEO吴甘沙曾在多次公开演讲中表示,未来,自动驾驶汽车很有可能成为新的商业场景,为人们提供出行时的观影、办公、餐饮服务。


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传统车厂去了哪里?

与自动驾驶相对应的,是自动驾驶+共享经济的出行模式,C端用户消费的将不再是汽车,还是出行服务。

业内人士普遍认为,在自动驾驶时代,汽车利用率将直线上升而销量必定下降,车厂的选择,一是尽快寻求合作,进行技术开发,向自动驾驶领域转型;二则是沦为自动驾驶汽车的代工厂和供应商。

因此,大多数车厂更希望看到的是Lv4甚至以下等级的自动驾驶技术,而不是Lv5状态下的全路况无人驾驶汽车。

目前,包括福特、宝马、沃尔沃在内的整车厂商,也都在进行自动驾驶技术的研发。

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