近日,工信部裝備工業司發布了《2018年智能網聯汽車標準化工作要點》,提出加快推進先進駕駛輔助系統(ADAS)標準的制定,如盲區監測(BSD)、汽車事件數據記錄(EDR)、乘用車和商用車自動緊急制動(AEB)、乘用車車道保持輔助(LKA)等6項已立項國家標準的研究制定;加快推動泊車輔助、商用車車道保持輔助(LKA)等2項國家標準的立項工作。
2018年4月1日,9米以上營運客車強裝FCWS、LDWS正式執行,這也標志著國內ADAS功能正式進入了強制安裝的時代。現在只是少數營運客車先行,未來相應的貨車、乘用車也必將會安裝ADAS功能。
在此背景下,我國對ADAS標準的制定與規范,就顯得尤為迫切了,這也是為什么工信部發布上述文件的原因。
但,ADAS標準本身并沒有官方明確定義,自動駕駛各等級的標準也只是參考美國交通部下屬的NHSTA(國家高速路安全管理局)以及SAE International,即國際汽車工程師協會。
二者之間有重疊部分,但并未明確,而由于我國制定相應標準法規通常是借鑒國外成熟經驗,此次工信部推進制定ADAS官方標準屬全球首次,當中是否有難度?接下來將通過簡單剖析已立項制定標準的ADAS功能,以及其在國內的技術狀況,分析ADAS標準制定的難與易。
ADAS之技術攻艱
LKA(Lane Keeping Aid)車道保持輔助
要實現LKA車道保持輔助功能,主要的技術難點分為3個部分。一,車道線可靠識別(算法優化難);二,識別以后對車輛的連續控制(車輛動力學控制難度大);三,前裝市場難介入(前裝市場被壟斷,商業博弈存在很多未知因素)。
第一,基于視覺感知的車道線識別系統只能通過算法的優化或者深度學習來更可靠的識別車道線,但不能達到100%車道線識別:因為識別車道線的視覺攝像頭,高度依賴于環境光線,在惡略天氣影響、隧道口明暗變化、虛實線交錯變化、環境陰影、光照反射不均勻、車道線被損毀,沙土覆蓋等等不確定環境因素的情況下,車道線識別難度大;
第二,連續平穩控制車輛是技術難點,當視覺系統已經識別出車道線并且構建出3D模型的情況下,如何控制車輛在不逾越車道線的情況下還能保持動作的連續性和乘坐舒適性是國內大部分ADAS企業的一大難點,因為實現車輛的連續控制,對車輛的動力學方面有很高要求。
BSD(Blind Spot Detection)盲區監測
BSD預警標準和預警要求測試方法,要求對于車輛后方30m距離的接近車輛(行人)做出監測,對于速度分別是10m/s,15 m/s,20 m/s接近車輛(行人等),預警時間大于2.5秒,3.0秒,3.5秒 。
一般通過集成在側面和正后方的視覺傳感器就可以達到測試標準,但視覺傳感器對環境要求較高,如隧道口明暗變化、雨雪天氣等,產生錯報和漏報幾率高,所以實現可靠的BSD最佳技術路線是視覺搭配雷達。
市場上應用最看好的就是微波雷達(毫米波雷達),但是國內目前微波基礎元件和系統還不具備批量應用的技術條件,特別是77HZ微波器件的模塊化、微波單片集成電路(MMIC)大部分只能采取進口。
FCW(Forward Collision Warning)前方碰撞預警系統
FCW感知系統只采用視覺攝像頭(單目),對于少見,還未被收錄的物體,其甄別能力幾乎無效。對于暴雨、大霧、強光等惡略天氣存在誤報漏報情況,所以只采用單目攝像頭的FCW實用性不高。
如果不考慮成本,用毫米波雷達可以嗎?答案是行,沒問題。但毫米波雷達優勢在于惡略天氣穿透性高,對金屬反射性高,適用于長距離車輛檢。而對生物體(小貓、小狗)卻具有在穿透過性,存在漏檢情況;
而且毫米波垂直方向視角小,分辨率低;對金屬反射性強,例路面有如易拉罐,就會有很強的信號,這無異于增加了后期的數據處理難度,所以要實現理想的FCW最優技術路線是采用視覺+雷達。
但是目前市場的毫米波雷達關鍵技術主要由大陸、博世、電裝、奧托立夫等傳統汽車零部件巨頭所壟斷,特別是77GHz 毫米波雷達,只有少數幾個國外公司掌握該技術。我國毫米波雷達仍然處于研發,試樣送檢階段,目前并沒有可實現大批量量產(上萬臺)的毫米波雷達企業。
自動緊急制動 Autonomous EmergencyBraking(AEB)
AEB與前面講到的FCW在環境感知層面上存在著相同的技術難點。在控制層面由于乘用車多采用真空剎車助力或電子剎車助力,制動過程中其主要剎車力是由駕駛者施加,要實現AEB獨立主動剎車,需要對傳統的剎車結構做部分改進,這也是一大技術難點。
而且AEB結合剎車系統也需要剎車系統端口開放融合,我國大部分車企底盤電子系統都掌握在國外供應商手里,而國外的供應商少有開放全部功能接口,以及提供足夠的技術支持。
ACC(Adaptive Cruise Control)自適應巡航
目前ACC也存在多個技術盲區。
第一是制動力度弱,當前車緊急制動,ACC設定最大減速度g值為0.35g(g是重力加速度,1g等于9.8m/s)明顯小于正常剎車 0.8g以上,也就是說如果前方駕駛員突然急剎車,ACC自適應巡航存在追尾風險;
二,只依靠視覺感知的ACC的甄別能力可靠性不高,尤其是前方車輛,裝載超長物體時,(測試過特斯拉MODEL S 90D ACC系統,當設定距離不變,前車是較大的泥頭車,ACC功能完全失效)ACC能識別汽車,但是不能識別不規則貨物,在復雜路況下,會嚴重影響安全跟車距離。
注:G是重力加速度單位,值約為每秒每秒10米,人靜止狀態時所受到的重力加速度為1G。加速時車手要受到向后方向的加速度(加速G值:時速0-100公里能夠用多少時間達到,時間越小G值越大,反之亦然),左轉彎時車手要受到向右方向的加速度等,對于車而言,g值越大性能越好。
汽車在出廠前測試中,會對橫向縱向的G值進行測試。汽車在正常行駛過程中,G值是有范圍的~~~~,多少是正常,多少是不正常,對應不同速度~~~~~。一般人受到了超過3個G值就會感到不舒適。
國內ADAS技術于攻堅階段,依靠視覺感知為主的ADAS公司和產品達到了80%以上,可量產視覺融合雷達感知的ADAS公司少;
與整車企業協同研發能力弱,大部分自主車企其底盤電子系統都掌握在國外供應商手里(例如博士、大陸、電裝等等傳統汽車零配件巨頭)涉及到車輛主動橫向與縱向控制的ADAS功能需要多系統結合,而國外的供應商少有開放全部功能接口,以及提供足夠的技術支持。
在當前技術環境下制定強制性ADAS標準,意味著大部分車企只能引進外資ADAS產品,其成本較高,市場接受程度不高。
而且據中汽研究相關人士告知:“即便是外資企業在本國生產ADAS產品,也不可能強制推廣,因為中國路況和歐美路況有很大區別,有時應用場景要復雜更多, IER-1,mobileye,博世等公司,其ADAS在中國道路也有水土不服的情況”。
國產ADAS供應鏈的跛足之勢
通常實現ADAS所需的傳感器有攝像頭、雷達等,那么國內廠商在這方面的實力如何呢?國內攝像頭有不少的廠商,如:歐菲光、舜宇、邱泰、精度光學。攝像頭是一個基礎的器件,技術已經相當成熟。相應的做ADAS視覺方案的公司,通常會選擇采購、定制的方式。
算法是ADAS的核心,跟行業龍頭Mobileye相比,國內minieye、maxieye、前向啟創、創來科技、蘇州智華、中天安馳等公司還需要更多時間積累。
毫米波雷達方面,市場上主流工作頻率是24GHz和77GHz,77GHz相比24GHz探測距離更長,主要由博世、德爾福、大陸、電裝、采埃孚等傳統汽車零部件壟斷,國內企業如易來達、川速微波、傲酷雷達、安智杰、木牛領航、承泰科技、杭州智波、蕪湖森思泰克、北京行易道等也在開發毫米波雷達產品有所突破。
總體而言,國產供應商在24GHz機會較少,而77GHz的量產雷達還未形成規模,整體還處于劣勢,在價格和技術成熟度方面難與國外廠商競爭。
夜視儀能夠提高汽車夜間對周邊環境的感知能力,根據高工產業研究院發布的《中國汽車夜視儀市場調研報告》中顯示,由于汽車夜視儀對于技術要求較高,國外企業多有軍工背景,如美國雷神、日本NEC、美國RNO、奧托立夫等;
近年來中國汽車夜視儀發展快速,行業內出現保千里、高德紅外、神戎電子等企業,并且逐步進入汽車前后裝市場。
另外,基于芯片的計算平臺主要被瑞薩電子、意法半導體、ADI、德州儀器、英偉達等壟斷。其他量產L2/L3車型也無外乎選用Mobileye的前端視覺方案。在核心的芯片層面,中國全賴進口。
如此看來,國產供應商在攝像頭、毫米波雷達、計算平臺的芯片領域,都受制于外企。而即使是芯片以外的功能應用,視覺、雷達也尚處早期,相應初創公司首要問題還是在解決生存問題。
ADAS標準不會快速落地
據《高工智能汽車》對自主主流車企已上市發布的車型及其配置ADAS功能統計:其中ADAS配置水平在主要集中在L0到L1級別,主要是各大車企的旗艦型車型為主。
其中領克O1為ADAS普及率最高,共有17項目(上表只列舉了主要功能),長城VV7只配置了ACC功能,奇瑞瑞虎7只有基于單目的LDW功能。總體來看,前傳車企ACC功裝車率較高達到了80%,其次是LDW和AEB功能達到了60%。具體如下圖
ADAS前裝市場滲透率底,已經量產具有ADAS的傳統車廠,為了保證其產品的可靠性能選擇第一就不會選擇第二:
已經上市,配置有ADAS功能的車型,其ADAS功能的搭載情況:
據《高工智能汽車》對自主主流車企即將上市發布的新車及其配置ADAS功能統計:搭載有ADAS功能的新車其LDW、AEB、ACC普及率達到了100%,FCW、LKA、BSD普及率達到了80%,DAC以及DOW功能值也達到了60 %。
隨者技術的逐步成熟和產品價格的下降而提升,目前ADAS正逐步由高端車型向中端車型滲透,其中主要分布趨勢是,進口滲透率高于合資,自主品牌次之。
從2016款別克昂科威、全新沃爾沃S60等高價位車型,到2017款價位稍低的大眾凌渡、斯柯達全新速派等車型,2018年上市的新車,例如MG6(14.68萬,配置有ACC/AEB/FCW/LDW/SAS等7項ADAS)、長安CS55,吉利博越等等已經開始裝備部分ADAS功能。
隨著進口以及合資車型已經普遍搭載了ADAS功能,自主車企車企大規模量產對ADAS產品的穩定性要求更高,雖然部分國內ADAS科技企業已經具備部分功能控制類Adas算法的研發與生產能力,但是由于車企的大規模量產特性,而且搭載ADAS功能的車型主要依旗艦型為主,對零部件供應商在穩定性,規模量產能力上要求較高,能選第一就選第二。
在這方面,國內ADAS企業還需要市場考量,暫時難以進入OEM供應體系。
即將上市配置ADAS功能車型及其ADAS功能配置分布狀況。
所以在目前階段,不管是L1/L2還是L3的ADAS產品,在與安全息息相關的情況下,主機廠一定選最好的(最安全的),而不會選排名第二的。從這些特征看ADAS的國產化進程似乎還處于第一階段向第二階段邁進,即市場仍在培育中,作為國內的一些ADAS企業,還需要市場檢驗,短時間進入不到前裝市場。
基于以上考慮:國內不會在短時間內推出強制性先進駕駛輔助系統(ADAS)標準,因為這意味著國內大部分ADAS企業無緣于前裝市場,生存困難。
根據中汽研參與制定ADAS標準人員透露:制定ADAS標準過程會循序漸進的過程,主要是先從商用車開始,最后普及乘用車,在未來一定會采取強制性ADAS標準,制定本土化ADAS標準過程會參考ISO文件,借鑒歐美國家已有經驗。
具體實施還需要看國內ADAS技術的成熟度、成本優勢等,這個過程也需要不少的時間。
與此同時,各大自主品牌車企都將L3/L4預研項目量產時間確定在1-2年之后(2019-2020年),也給核心部件國產廠商留出一定的時間窗口。
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原文標題:高階ADAS核心部件國產化“黎明破曉”,兩年后的L3/L4正是機會 | GGAI深度
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