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NOA高階智駕普及進行時,毫米波雷達開啟新戰場

作者:雷峰網

時隔4年再次回歸,又疊加五一假期,今年的北京車展吸引了近千家國内外汽車産業企業參展,全球首發車117台、概念車41台——一大波新車也借此機會陸續登場。

相比于四年前,中國車市變化明顯,自主品牌銷量占比反超海外品牌,新能源汽車的月滲透率首次突破50%,更為殘酷的是,衆多品牌正陷入愈加白熱化的價格戰。

光是在四月,前腳有問界新M7起售價下調2萬元、蔚來推出最高10億元油車置換補貼、一汽-大衆全系限時追加現金補貼至高5000元,後腳就有特斯拉在全球範圍内開啟降價、理想汽車首次官宣對全系車新車産品進行降價......

中國車市的火藥味不斷蔓延。

在此背景下,被視為搶奪消費者心智關鍵詞的中高階智能駕駛功能也開始嘗試下探至10-25萬元價位的腰部市場,各家車高喊“科技平權”“成本效益”等口号和話術,誓要在這一市場撕開一道突破口。

“過去智能輔助駕駛沒有成為客戶前三的購車決策的一個重要原因是太貴。”

小鵬汽車董事長兼CEO何小鵬在今年3月的中國電動汽車百人會上說道,“我們看到,高等級智能輔助駕駛比一般僅僅提供ACC的智能輔助駕駛大概要貴五萬塊錢。如果隻貴一萬元或者貴兩萬元之内,我們相信高等級智能輔助駕駛甚至無人駕駛會快速占領這個市場。”

低成本路線正在為國内智能駕駛玩家提供新的機遇。

雷達體積更小、性能更強、成本更低——而過去曾一度以為将被雷射雷達替代的毫米波雷達也正在煥發新的生機,在這場車企關于“成本效益”的割喉戰中呈現出愈發重要和關鍵的面貌。

高階智駕普及進行時,雷射雷達不再是關鍵

高階智駕功能正面臨着一個尴尬的現實。

麥肯錫在《2024麥肯錫中國汽車消費者洞察》報告中指出,消費者對各類自動駕駛功能的興趣正在提升,但願意為之額外付費的意願卻在下降;其中一線城市的付費意願下降尤為明顯。

為了推動高階智能駕駛的普及化應用,以NOA為代表的高階智能駕駛“降本戰”正在激烈上演。

“高階智駕方案的降本增效意味着普及程度會非常高。如果一些高階智駕功能隻是在高端車型上使用,在要不要選配的時候,客戶更在乎的可能是其實作的功能和性能有多高,而不是關注成本。”

一位業内人士向新智駕指出,目前智駕行業的整體趨勢正從原來的追求大算力轉向比拼成本效益,開始希望在主流的車型上将智駕功能用作标配,拓寬智駕車型的價格區間,成本效益将變得越來越重要。

更多車企開始嘗試“去雷射雷達”的高階智能駕駛方案。比如,在四月初新釋出的由華為和奇瑞共同打造的智界基礎版本S7,就首發了華為視覺智駕基礎版。據介紹,新方案不使用雷射雷達,依靠毫米波雷達和超音波雷達等傳感器,就能在全國高速和城市快速路實作領航輔助、上下匝道、智能泊車等功能。

再比如即将在今年下半年上市的小鵬汽車的最新車型F57,據悉其智駕系統也将取消雷射雷達,轉而采用視覺方案和毫米波雷達。

另一方面,各大供應商也正在推出極具成本效益的中高階智能駕駛方案,多家供應商推出的5V5R智能駕駛方案價格甚至已壓至3000元-5000元級别。

與此同時,随着自動駕駛算法的迅速更新,BEV (Bird Eye View)+Transformer以及運用占用網絡(Occupancy Network)漸漸取代了傳統的CNN(Convolutional Neural Network,卷積神經網絡),依靠更強的AI算力以及更多資料樣本和視覺處理能力,智駕方案的感覺能力也能在不依靠雷射雷達的基礎上大幅提升。

即便更多企業開始加入到純視覺路線的隊伍中,實際上也離不開毫米波雷達的輔助。

比如背靠百度的極越01隻須搭載11個攝像頭+12個超音波雷達+5個毫米波雷達,在BEV+Transformer基礎上再通過OTA更新更新OCC占用網絡技術,就提升了對異形障礙物的識别能力和場景泛化能力,做到了号稱“純視覺高階智駕不輸特斯拉”。

再比如還有剛在4月新亮相的奇瑞全新方盒子車型iCAR V23,搭載着800w前視攝像頭 + 300w環視攝像頭,5個毫米波雷達,号稱也能支援L2++級高階智駕、記憶泊車、高速NOA(領航輔助駕駛)等功能。

除了高階智駕市場,對感覺要求低一些的 L2級智能輔助駕駛功能上車時,大多也并不需要用到雷射雷達。随着ADAS功能在新能源乘用車的普及應用,毫米波雷達的市場滲透率還在不斷提升。

據蓋世汽車研究院資料,2023年新能源乘用車市場L2級别(含L2+、L2++) 标配量達370萬輛,市場滲透率超過51%。其中,20-50萬價格區間車型滲透率均已經超過85%以上。未來10萬以下車型也将迎來ADAS的增長。

高工智能汽車研究院監測資料則顯示,2022年中國市場(不含進出口)前裝标配搭載ADAS毫米波雷達(前向、後向、盲區)傳遞1795.27萬顆,同比增長31.21%;其中,前向搭載同比增長25.21%,盲區同比增長37.73%。而到了2025年,毫米波雷達搭載總量将達到3532萬顆,2020-2025年複合年增長率達到29.90%。

更重要的是,從早期的單前雷達1R到1R+2R、1R+4R,再到4D成像雷達,從支援AEB、ACC,到支援BSD、變道輔助,再到支援NOA、行泊一體,技術更新還給毫米波雷達上車帶來了更多的可能性。

技術更新,毫米波雷達上車的更多可能性

智能駕駛誕生的初衷是為了提高行車安全性,解放人力,并拓寬車輛的駕駛和應用場景,突破人可以操作的工況,但由于現有感覺技術局限性,目前的進階智能駕駛還不足以實作全天候工況下運作。

是以在高階智能駕駛中,玩家們不得不使用多種傳感器來彌補單一傳感器的不足。

目前,智能駕駛所用的主要傳感器包括“可見光攝像頭”“紅外攝像頭”“毫米波雷達”“雷射雷達”和“超音波雷達”,實際應用起來各有優劣。

NOA高階智駕普及進行時,毫米波雷達開啟新戰場

具體來看,比如毫米波雷達的優點就在于:

(1)高分辨率,小尺寸。由于天線和其他的微波元器件尺寸與頻率有關,是以毫米波雷達的天線和微波元器件較小,小的天線尺寸可獲得窄波束。

(2)與紅外、雷射、攝像頭等光學傳感器相比,毫米波雷達傳感器穿透霧、煙、灰塵的能力強,測距精度受天氣因素和環境因素影響較小,可以保證車輛在各種日常天氣下的正常運作。

(3)與經常用來與毫米波雷達相比的紅外系統相比,毫米波雷達的一個優點是可以直接測量距離和速度資訊。

在ADAS系統中,毫米波雷達的具體應用可根據車輛需求和功能的不同來劃分,如依據在汽車上的安裝位置的不同可以分為前向雷達、後向雷達和角雷達;也可依據探測距離的遠近分為長距雷達、中距雷達和短距雷達等。

諸如AEB自動制動、FCW前向碰撞預警、LCA變道輔助、ACC自适應巡航、BSW盲區監測等等,都是毫米波雷達在ADAS中的具體應用。

而國内車企在建構全感覺體系時,一般是依賴半固态雷射雷達提供前向的測遠功能,乘用車兩側的近距環視感覺,則一般由攝像頭、毫米波雷達負責。

不過随着技術的發展,毫米波雷達在車上的應用場景正不斷拓寬,探測範圍越來越遠,測量的精度也逐漸提高,做到了從最早的測速、測距,到實作測速、測距、測角,再到如今實作分辨率更高的圖像成像的演進,4D成像雷達、智能車門雷達、艙内活體檢測雷達也都正陸續量産上車。

比如大陸集團就在2021年成功量産了全球首個4D成像雷達ARS540。

從性能效果來說,4D成像毫米波雷達算是3D毫米波雷達的更新版,另一方面,從成本上看,4D成像毫米波雷達的成本也僅為雷射雷達的10%-20%。

相比于傳統的 3D 毫米波雷達,車載 4D毫米波雷達在工作時,除了能夠解算出目标的距離、速度、水準角資訊,還能解算出目标的俯仰角資訊,進而可以提供汽車周圍的環境資訊,能夠避免窨井蓋、路肩、減速帶所産生的虛警現象。

除此之外,得益于能夠提供目标的高度資訊,捕捉到汽車周圍目标的空間坐标和速度資訊,4D 毫米波雷達還能夠提供更加真實的路徑規劃、可通行空間檢測功能。

再比如同樣是大陸集團在2021年推出的第六代長距雷達,已經将毫米波雷達的探測距離開發到了約 280 米,同時其能夠 360 度探測車身周圍環境的環繞式雷達,探測距離可達200米,其性能遠超過之前的短距雷達。

更關鍵的是,随着各家車企紛紛落地城市NOA,BEV感覺算法模型成為通往城市NOA的必經之路,大陸集團的第六代雷達不僅可以作為智能雷達,在傳感器中處理資料,也作為衛星雷達在中央控制單元中處理資料,彌補雷達本身的算力瓶頸。

通俗來說,就是BEV需要大量的雷達點雲,而大量的點雲資料是普通的雷達所不能達到和提供的,大陸集團的衛星雷達則可以産生比普通雷達要多得多的點雲數量。

但是衛星雷達與傳統毫米波雷達不太一樣的是,衛星雷達輸出的是雷達相對前期的資料(資料處理過程中的相對前期的資料),是以它需要通過以太網輸出這些資料給到域控或相關控制器做進一步的後端資料處理,進而形成大量點雲,以滿足BEV算法對于點雲的需求。

“衛星雷達大量的前端資料輸出,為客戶高算力平台算法提供了更多有效資料,進而提高整個前端融合,目标數量,目标性能等等方面的KPI。”大陸集團的技術專家向新智駕如此介紹道。

更小體積、更高性能、更低成本,毫米波雷達的未來在哪裡?

目前,從整個車載毫米波雷達的市場來看,主要由德國、美國、日本等一些國外廠商把持,其中大陸、博世、電裝、維甯爾、安波福(原德爾福)最為著名。特别是 77GHz的毫米波雷達,主要由大陸、博世、安波福(原德爾福)、電裝、天合、富士通天、日立等公司掌握。

近幾年,在毫米波雷達領域國内廠商也積極尋求突破,但由于發展較晚,國内廠商在産品的穩定研發疊代、整車廠适配經驗、雷達性能極限參數值、特殊場景下雷達穩定性等方面離國外大廠仍有不小的距離。

像大陸集團在毫米波雷達領域已深耕20餘年,其雷達産品已經疊代至第六代。由于發展更早,大陸集團不管是研發團隊還是産品都經曆過大量的測試優化,在corner case諸如隧道等特殊場景、極端氣候條件下仍能保持穩定的雷達性能。

比如毫米波雷達對金屬表面非常敏感,這導緻産品在過隧道時可能會出現表現不佳的情況,國内不少廠商都對此頗為頭痛,而大陸集團通過做技術方案的優化,可以明顯改善毫米波雷達在隧道中性能的問題。

但毫米波雷達的自我變革仍未停止。

對于毫米波雷達,目前業内的發展主要集中在:1. 晶片內建度越來越高;2.波導天線技術;3.雷達體積越來越小;4.雷達的高性能等幾個領域。

事實上,這些發展趨勢總結來說,都離不開車廠的“降本增效”這一核心需求。

毫米波雷達成本結構主要為算法+射頻前端+信号處理晶片+高頻 PCB闆。大陸集團告訴新智駕,通過優化天線結構,采用新的射頻晶片+波導天線技術,大陸集團的産品成本在不斷降低的同時,性能也在提升。

NOA高階智駕普及進行時,毫米波雷達開啟新戰場

大陸集團第六代毫米波雷達傳感器

比如大陸集團的第六代雷達采用了Launch on Package (LoP)技術(基于TI 的晶片),使雷達發射的電磁波直接從晶片通過空氣波導向外傳播。這避免了電磁波在PCB上的損耗,進而提升雷達探測性能。

再比如還有波導天線技術的優化也能進一步降本增效。

波導本質上是一個可以承載高頻無線電波的小型化矩形管道。當波導内部填充媒體時,填充媒體的成分決定了電磁波在其中傳播時的能量損耗。

大陸集團六代雷達采用了空氣波導天線,由于傳輸層與輻射層的媒體都是空氣,是以其整個傳輸和輻射過程的損耗非常小,同時帶來了輻射效率和輻射範圍的改善,進一步對天線的增益(能量強度)和方向圖(能量覆寫範圍)帶來了收益。

“這樣通過減少發射和接收信号的損失,空氣波導天線可以實作更靈敏以及更遠距離的探測。波導天線除目前的技術工藝難度大之外(僅極少數廠商掌握此技術),其餘各方面(成本/性能/體積等)都比微帶天線更好的性能。”大陸集團如此指出。

與此同時,結合六代雷達的 Launch on Package (LoP)技術,使雷達發射的電磁波直接從晶片通過空氣波導向外傳播,兩項技術強強耦合,還能将雷達的硬體能力發揮的淋漓盡緻。

除此之外還有第六代雷達使用的抗幹擾技術、 CCM調頻信号創新、超分辨率算法技術......憑借着在毫米波雷達領域20多年積累的研發和量産經驗,大陸集團的雷達性産品兼具高性能與穩定性,不管是在全球範圍内,抑或中國市場,都牢牢占據着這一市場的頭部地位。

根據德邦研究所的資料,在2021年中國的毫米波雷達市場,大陸集團的市占率高達 23.9%,而在前向雷達方面,大陸集團的市占率則為36.1%,多年來均處在市場前三位置。

作為智能駕駛解決方案的基石傳感器,毫米波雷達和各個傳感器互為補充,與此同時又不斷自我疊代。從原理到應用上車,從技術的工程化到産品的商業化再到産品的降本增效,毫米波雷達走過了漫長的幾十年時間。

要想在這一市場分得一杯羹,各玩家必須具備優秀的全棧研發能力、系統平台架構能力以及經過實際量産項目打磨的經驗等,這其實也是各個傳感器走向量産落地的高壁壘環節,大陸集團無疑是其中的佼佼者。

在毫米波雷達領域,一個可以明顯看到的現象是特斯拉對4D毫米波雷達的啟用,一舉掀起了資本、産業鍊玩家、整車廠對4D毫米波雷達的追捧。

而全球首個可量産的4D毫米波雷達正是由大陸集團研發,不難預見,一扇廣闊的視窗正對着大陸集團緩緩開啟。

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