智能駕駛的發(fā)展將大幅提升對傳感器的需求量。超聲波雷達(dá)、毫米波雷達(dá)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)展勢如破竹,環(huán)境感知技術(shù)將快速發(fā)展,進(jìn)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。
據(jù)法國權(quán)威市場分析機(jī)構(gòu) Yole Développement 的統(tǒng)計(jì),智能駕駛主要通過攝像頭(長距攝像頭、環(huán)繞攝像頭和立體攝像頭)和雷達(dá)(超聲波雷達(dá)、毫米波雷達(dá)、激光雷達(dá))實(shí)現(xiàn)感知的;當(dāng)前最先進(jìn)的智能汽車采用了 17 個(gè)傳感器(僅指應(yīng)用于自動駕駛功能),預(yù)計(jì) 2030年將達(dá)到 29 個(gè)傳感器。
傳感器技術(shù)路線圖和相關(guān)的自動駕駛功能
根據(jù)國外相關(guān)機(jī)構(gòu)(HIS、 MarketsandMarkets Research、 Plunkedt Research、MicroMarketMonitor 等)的測算以及我們的判斷,預(yù)計(jì)到 2020 年左右全球車載攝像頭、毫米波雷達(dá)和夜視系統(tǒng)等市場都將進(jìn)入快速成長期。 其中車載攝像頭: 2015 年市場規(guī)模為 62 億人民幣, 2020 年將達(dá) 133 億人民幣,年復(fù)合增長率達(dá) 16%;毫米波雷達(dá): 2015年市場規(guī)模為 229 億人民幣, 2020 年將達(dá) 576 億人民幣,年復(fù)合增長率達(dá) 20%;夜視系統(tǒng): 2015 年市場規(guī)模為 293 億人民幣, 2020 年將達(dá) 514 億人民幣,年復(fù)合增長達(dá)12%。
全球傳感器的市場規(guī)模
攝像頭:智能駕駛之慧眼
車載攝像頭是實(shí)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(biāo)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(shí)現(xiàn),有的功能甚至只能通過攝像頭實(shí)現(xiàn)。
攝像頭可實(shí)現(xiàn)的ADAS功能
車載攝像頭價(jià)格持續(xù)走低,未來單車多攝像頭將成為趨勢。 攝像頭成本相對低廉,價(jià)格也從 2010 年的 300 多元持續(xù)走低,到 2014 年單個(gè)攝像頭價(jià)格已降低至 200 元左右。相對于車載雷達(dá)等傳感器價(jià)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(gè)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(gè)部分。未來要實(shí)現(xiàn)全套 ADAS 功能,單車需配備至少 5 個(gè)攝像頭。
車載攝像頭的價(jià)格不斷走低
前視攝像頭使用頻率最高,單一攝像頭可實(shí)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(shí)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(shí)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(fēng)玻璃上較高的位置,以實(shí)現(xiàn)較遠(yuǎn)的有效距離。 特斯拉 Autopilot 2.0 的硬件系統(tǒng)中有 3 個(gè)前視攝像頭,分別為正常、長焦、廣角攝像頭, 3 個(gè)攝像頭可覆蓋更遠(yuǎn)距離和更寬的視野范圍,探測精準(zhǔn)度還安全性將大大提高。特斯拉的這種做法也有望被后來者效仿。
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(dāng)另一輛在斜后方的車位于這個(gè)范圍之外就“隱身”,這個(gè)范圍之外的部分就叫做盲區(qū)。因?yàn)槊^(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(dāng)有車輛進(jìn)入盲區(qū)時(shí),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(fēng)阻,同時(shí)又可以獲得更大更廣的視角,避免在危險(xiǎn)的盲區(qū)發(fā)生意外, 寶馬 i8 Mirrorless 概念車就采用如此設(shè)計(jì)。 日本也已修改法規(guī),允許無后視鏡的車輛上路,鼓勵用側(cè)視攝像頭取代后視鏡,美國國家公路交通安全局近期也承諾將修改法規(guī),取消無后視鏡的車輛不允許上路的限制。 我們認(rèn)為,側(cè)視攝像頭取代后視鏡不僅可以降低風(fēng)阻,還可以覆蓋盲區(qū),更加安全,未來將成為發(fā)展趨勢。
汽車后視鏡盲區(qū)
全景泊車系統(tǒng)調(diào)用車身周圍多個(gè)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(gè)超廣角攝像頭,同時(shí)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(shí)時(shí)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(bào)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。
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(bǔ)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(jī)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(jī)的增速已轉(zhuǎn)緩,手機(jī)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(jī)攝像頭產(chǎn)業(yè)鏈各個(gè)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(jì)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。
車載攝像頭產(chǎn)業(yè)鏈
CMOS 是攝像頭的核心部件,廣泛應(yīng)用于車載攝像頭上。 CMOS,是攝像頭的感光元件,相比 CCD(Charge-coupled Device,即電荷耦合元件)感光元件成像質(zhì)量稍差一些,但是成本更低,也更加省電,在像素要求不高的車載攝像頭領(lǐng)域應(yīng)用十分廣泛。另外 CMOS相對于 CCD 也有兩個(gè)重要優(yōu)勢:
1)速度快。 CMOS 光電傳感器采集光信號的同時(shí)就可以取出電信號,還能同時(shí)處理各單元的圖像信息,速度比 CCD 電荷耦合器快很多,高性能的 CMOS 攝像頭影像采集速度能高達(dá) 5,000 幀/秒;
2)高動態(tài)范圍。在車輛高速行駛時(shí),光線條件變化劇烈且頻繁, COMS 即使在亮度差別較大的環(huán)境中仍能快速識別周邊物體。CMOS 價(jià)值約占到攝像頭成本的三分之一,基本被外資品牌把控。 Sony、 Samsung 和OmniVision 三家企業(yè)的市場份額超過 60%。
Sony 在全球 CMOS 傳感器領(lǐng)域常年占據(jù)市場份額第一的位置,憑借其在 CMOS 積累的深厚技術(shù),加上收購了 Toshiba 影像傳感器業(yè)務(wù),其市場份額有望進(jìn)一步擴(kuò)大。 CMOS 市場基本被外資品牌把控,國產(chǎn)品牌的話語權(quán)較弱。OmniVision 是國內(nèi) CMOS 封裝企業(yè)晶方科技的大股東之一,也是晶方科技的大客戶。因此晶方科技有望在 CMOS 需求量大幅增長的情況下受益。