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賽迪觀點:智能網聯時代汽車傳感器發展趨勢預判

2022年全國兩會期間,多位汽車行業人大代表提出了包括建立法律規範體系、打造作業系統生态、保護汽車資料隐私、推動國産車規級晶片産業化等多項智能網聯汽車相關建議。建構智能網聯汽車體系化優勢,已成為汽車産業人的共同願景和汽車産業發展的遠景目标。對智能網聯汽車産業體系的強力推動也将使車用傳感器迎來快速發展的重大機遇期。

一、 自動駕駛推動單車傳感器搭載量激增

智能網聯汽車是通過搭載先進的車載傳感器、控制器、執行器等裝置,融合現代通信與網絡技術,能夠感覺複雜的環境,并做到智能決策、協同控制和執行,最終可實作自動駕駛的新一代汽車。根據美國汽車工程師學會(SAE)最新标準,汽車駕駛自動化系統可分為六個等級:L0級(無自動駕駛)、L1級(駕駛輔助)、L2級(部分自動駕駛)、L3級(有條件的自動駕駛)、L4級(高度自動駕駛)、L5級(完全自動駕駛)。目前90%的新能源汽車可以達到L2級(部分自動駕駛)級别,配置有ACC自适應巡航、車道保持系統、自動刹車輔助系統和自動泊車系統等;少數新能源汽車可以達到L3級,增加自動緊急制動等功能,可在特定環境和路段下由車輛自動判斷行車環境是否可以自動駕駛,并在複雜路段自動提示司機接管操作;從L4級開始進入真正意義上的無人駕駛,該級别目前仍限制行駛區域;到了最高的L5級,車輛可以在任何區域自動行駛。

賽迪觀點:智能網聯時代汽車傳感器發展趨勢預判

▲資料來源:賽迪顧問整理

汽車自動化程度越高,對傳感器的依賴就越強。目前車載傳感器根據裝備目的不同,可分為提升單車資訊化水準的傳統傳感器和為無人駕駛系統提供支援的智能傳感器兩大類。傳統傳感器包括壓力、位置、溫度、加速度、流量、氣體傳感器等幾類,主要應用于動力總成系統、底盤系統、車身控制系統中。而當汽車進入智能網聯時代後,除必備的傳統傳感器外,需要更多的智能傳感器作為汽車的五官,進行外部環境感覺和内部人機互動。目前用于環境感覺的主流車載傳感器包括雷射雷達、毫米波雷達、超音波雷達、攝像頭等;用于車内人員感覺互動的傳感器主要有駕駛員監控攝像系統、語音識别傳感器等。進階别自動駕駛汽車裝配的環境感覺傳感器數量普遍在 30 個左右,随着智能網聯汽車的逐漸普及,其對車載傳感器的需求還将成倍增長。

賽迪觀點:智能網聯時代汽車傳感器發展趨勢預判

二、智能網聯時代汽車傳感器的發展趨勢

低延遲時間要求促使車載傳感器向着近傳感器計算方向發展。自動駕駛汽車需要快速分析資料并做出實時決策,而在傳統的感覺計算架構中,傳感器和計算單元在實體空間上的分離會導緻信号嚴重延遲。采用近傳感器計算(例如邊緣計算、霧計算)可以有效解決資訊延遲問題。其中邊緣計算技術是在靠近傳感器的位置安裝集存儲、計算、網絡等功能于一體的開放平台,例如将汽車電子控制單元置于各個傳感器附近,就近接收并處理傳感器資料,并作出相應決策;霧計算是将伺服器大量放置在道路兩側,進而可以就近對車載傳感器資料進行分析計算,以實作更快、更可靠的導航和決策。

安全性要求促使傳感器系統向着車路協同方向發展。受限于傳感器的安裝位置、感覺範圍,以及路邊障礙物和周圍車輛尺寸的影響,僅使用車載傳感器無法對道路情況進行全面準确的感覺,而在道路兩側安裝感覺傳感器則可以為自動駕駛車輛提供“上帝視角”,進而與車載傳感器資訊形成互補。5G 技術的發展也為車路傳感器的快速協同提供了基礎通信技術保障。在道路兩側密集部署感覺傳感器也在一定程度上減輕了車載傳感器的成本壓力,更有利于自動駕駛汽車後期的市場推廣。

資料安全要求促使傳感器與區塊鍊技術逐漸融合。自動駕駛汽車本質上是使用計算機和傳感器的物聯網裝置,容易遭受黑客攻擊。區塊鍊通過分布式賬本、非對稱加密、共識機制和智能合約等核心技術,建立具有去中心化、開放性、獨立性、安全性、匿名性的資料存儲系統,不僅具有資料可溯源的優勢,而且保證了節點資料無法被篡改,可以有效幫助車載傳感器系統避免DDoS攻擊。然而采用區塊鍊技術對傳感器子產品的資料存儲能力也提出了更高的要求。

單點失效可能性促使智能網聯汽車采用傳感器備援設計。單個傳感器在特定環境下失效,将導緻智能網聯汽車對某一環境資訊的感覺不到位,進而導緻汽車做出錯誤的或保守性的決策。為預防行車途中可能存在的某一關鍵性資訊缺失,智能網聯汽車會采用備援的傳感器系統。不同傳感器的工作原理和技術特性各不相同,适合不同的應用場景,可采用多類型傳感器結合的備援方案確定行車安全。例如在外部感覺層面,采用超音波雷達+毫米波雷達+立體攝像頭+雷射雷達的多傳感器備援方案,可確定在任何狀況下都能準确感覺外部環境;在定位子產品方面,采用衛星定位智能傳感器和雷達相結合的備援設計,将基于衛星信号的絕對定位資訊和基于道路特征的相對定位資訊進行比對,确認汽車在目前道路中的位置,進而可以實作厘米級的定位精度。

自動駕駛的技術需求提升推動了傳感器技術的快速更新,随着新産品的不斷疊代,車載傳感器市場規模也将迅速擴大,未來車載傳感器必将迎來更大的發展機遇和更為廣闊的前景。

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