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自动驾驶时代,车载摄像头的新故事

本文作者:田哲 编辑:伍文靓 2022-02-18 15:18
导语:自动驾驶汽车最重要的传感器之一,再度迎来行业黄金时期。

自动驾驶时代,车载摄像头的新故事

车载摄像头,某种程度而言已经成为汽车最为重要的传感器。

无论是特斯拉信奉的纯视觉路线,还是行业普遍采用的多传感融合方案,车载摄像头都是其中不可缺少的一员。

而智能汽车的迅速发展,也带动着车载摄像头应用的数量不断增多,其市场规模相应提升。

ICV Tank预测,2025年的全球车载摄像头市场规模将达到270亿美元,中国车载摄像头行业规模有望达到230亿元。近日,佳能等原本非汽车领域的企业进入车载摄像头领域,也推动着这一市场的发展。

行业趋于激烈竞争之下,新智驾试图探寻车载摄像头在自动驾驶时代将会迎来怎样的发展?又将面临哪些机遇及挑战?

车载摄像头的前生今世

1956年,摄像技术以后置摄像头的形式第一次在别克Centurion概念车型出现。经过近40年的发展,丰田在1991年推出全球首款带有后置摄像头的商用汽车Soarer,这成为车载摄像头商用的开端。

2006年后,车载摄像头行业迎来快速发展时期。来自东芝等公司及机构的K.Kate、M.Suzuki、Y.Fujita、Y.Hirama四名学者共同提出汽车全景环视概念——通过在汽车车身周围安装多个广角摄像头收集周边影像,形成360度全景视图。

这一概念引起多家汽车制造商的关注,此后几年包括日产、富士通在内的多家主机厂推出相关系统。与此同时,车载摄像头数量的增多也使得汽车具备更多功能。

根据安装位置的不同,车载摄像头整体可划分为前视摄像头、环视摄像头、后视摄像头、侧视摄像头、内置摄像头。

  • 前视摄像头主要安装在前挡风玻璃上,可用于辅助实现前车防撞预警、车道偏离预警、交通标志识别、行人碰撞预警等功能。

  • 环视摄像头主要安装在车标附近,以及集成于左右后视镜,是全景泊车实现的基础。

  • 后视摄像头主要安装于后尾箱,可通过显示倒车影像以辅助泊车。

  • 侧视摄像头主要安装于后视镜下方,用于盲点监测。

  • 内置摄像头大多数安装于车内后视镜,以监测司机状态,实现疲劳提醒等功能。

根据前瞻产业研究院数据显示,2019-2020年后视摄像头与前视摄像头的市场渗透率分别高达50%、30%,侧视摄像头及内置摄像头的市场渗透率相对较低,分别为22%、7%。

自动驾驶时代,车载摄像头的新故事

近年来,智能汽车的发展为车载摄像头赋予了除安全之外的更多功能。

目前,部分智能汽车的摄像头可通过人脸识别完成身份认证解锁车辆及启动、人脸支付、座椅调节等功能。随着智能座舱的发展,车载摄像头还可通过人脸识别及手势识别,为车内驾驶员的偏好提供个性化服务。

而造车新势力的出现,使得车载摄像头增加社交功能。

譬如,小鹏G3、智己汽车等车型的车顶搭载着360°全景摄像头,用户可通过手机和车内控制摄像头的升降和旋转以拍摄汽车行驶过程中的风景,并支持将内容转发至社交平台。此外,小鹏P5还支持与大疆无人机互联。

在数十年的发展后,如今的车载摄像头行业的细分领域已形成相对稳定的市场格局。

整体而言,目前全球知名Tier 1公司在全球车载摄像头市场份额占比较高,日韩企业在部分细分领域亦有较高的市场份额。

  • 光学镜头供应商:舜宇光学、大立光学、亚洲光学、玉晶光电、今国光学、利达光电    

  • 滤光片供应商:旭硝子、大真空、水晶光电、激埃特、Optrontec、日本电波    

  • 保护膜供应商:3M、LG、美能达、蔡司、耐司    

  • 晶圆供应商:信越、盛高、环球晶圆、世创、LG、Soitec    

  • DSP芯片供应商:德州仪器、ADI、摩托罗拉、飞思卡尔、日立、三星    

  • 镜头组供应商:舜宇光学、联创电子、大立光电、玉晶光电、联合光电、先进光、亚光    

  • 胶合材料供应商:乐泰、东洋、爱普生、道康宁、恒诚伟业、日本精工    

  • CMOS芯片供应商:索尼、三星、豪威、安捷伦、安森美、格科微电子    

  • 模组供应商:舜宇光学、欧菲光、信利光电、同致电子、苏州智华    

  • 系统集成商:索尼、松下、法雷奥、麦格纳    

不过在某些细分领域,中国厂商的全球市场份额正逐步扩大。滤光片领域如水晶光电、激埃特,胶合材料领域如恒诚伟业等。

尤其在镜头组供应链上, 深耕光学赛道的舜宇光学是其中不可忽视的玩家。根据其2021年数据显示, 自2016年以来,其车载镜头市场份额已连续多年取得全球第一。

自动驾驶时代的车载摄像头

2017年我国政府发布《汽车产业中长期发展规划》指出,到2025年,高度和完全自动驾驶汽车开始进入市场。

政策的指引以及市场需求增大,吸引着国内众多企业入局车载摄像头领域,制造满足自动驾驶发展需求的新款车载摄像头。目前,包括海康威视、华为、大疆、福瑞泰克等数十家国内企业,已在不同种类的车载摄像头方面有着多种布局。

自动驾驶时代,车载摄像头的新故事

(资料来源:水清木华研究中心)

而关于自动驾驶采用的摄像头方案,目前大致可分为两种。

主流观点认为,若实现无人驾驶,单车必须搭载五个种类的摄像头,且每个种类需要不同焦段的2-3颗摄像头。而L5级自动驾驶预计需要12颗至15颗摄像头。

以摄像头实现自动驾驶闻名的Mobileye,在推出纯摄像头自动驾驶方案的同时,正试图减少摄像头的使用。

在今年的CES大会上,Mobileye再度表示其正在构建基于毫米波雷达与激光雷达的自动驾驶系统。预计到2025年,其将在汽车正面搭载一颗激光雷达,配合360度的毫米波雷达实现自动驾驶。其称毫米波雷达与激光雷达子系统的加入,将提升汽车的安全性并延长平均故障的间隔时间。

自动驾驶时代,车载摄像头的新故事

针对Mobileye的路线,德赛西威智能驾驶辅助事业单元总经理李乐乐认为,受各种传感器的物理限制,中短期内不太可能仅使用一种传感器解决所有场景的感知可靠性,智能汽车若需具备高度可靠的环境感知能力,一定需要多种传感器融合以提高感知性能。

因此,在自动驾驶的发展中,摄像头、毫米波雷达、激光雷达、超声波传感器等必不可少,甚至还需部署V2X超视觉传感器。

李乐乐表示,自动驾驶汽车将搭载超10颗摄像头、5颗或以上毫米波雷达、12颗超声波传感器、1-6颗激光雷达(根据场景及功能不同配置)及5G+V2X的超视觉传感器。他预测,超视觉传感器将在未来一直两年内逐步配套上市。

规模量产仍未到来

自动驾驶要求车载摄像头数量提升的同时,也要求着其硬件性能大幅度提升。

目前,车载摄像镜头成像最高分辨率普遍为200万像素至500万像素之间。而在辅助驾驶系统的推广下,800万像素的车载摄像头开始走入量产车型。

去年,蔚来汽车CEO李斌宣布具备NAD蔚来自动驾驶技术的ET7将搭载800万像素自动驾驶高清摄像头,理想汽车去年也透露相关计划。

李乐乐介绍,800万像素摄像头主要用于L2+及以上的智能驾驶方案前向感知。

相对于100万像素摄像头的探测距离为30米左右,800万像素摄像头因其较高的分辨率,可探测前方超过200米处的物体。此外,800万像素摄像头更大的视场角,也使得感知距离大幅度提升的同时感知更为精细的内容。

除了自动驾驶发展需要之外,更多因素也推动着800万像素摄像头量产上车。

首先,得益于大算力的自动驾驶芯片发布以及量产应用,支持更高像素的车载摄像头收集影像数据,降低着计算平台处理数据的难度及整体系统成本。蔚来ET7即搭载着四颗英伟达Orin 芯片,可提供超1000TOPS的算力。

其次,技术提升为高像素摄像头在低照明度条件下带来较佳表现。

高像素摄像头虽然可提供距离更远、更为清晰的影像,不过相对于像素较低的摄像头,因800万像素摄像头平均每一个像素的感光面积更小,在光照条件不佳的情况下,将使图像噪点更大导致图像模糊。

目前,部分厂商针对影响这一部分的关键元器件CMOS图像传感器进行优化,已成功解决这一问题。

虽然部分量产车型已采用800万像素摄像头,但并不意味着其将迎来大规模量产的时机。据悉,适用于高等级自动驾驶汽车的车载摄像头成本高达400元至600元一颗,这在一定程度上不利于车载高像素摄像头的推广应用。

李乐乐分析,目前因半导体产能短缺,CMOS图像传感器、串行器/解串器等芯片成本居高不下,导致高清摄像头的成本相应提升。他预计未来两到三年随着芯片产能提升带来的成本下降,车载摄像头的配置率将相应提升。

在车载摄像头领域有所布局的荆虹科技董事长兼CEO黄欢看来,相对于手机摄像头,汽车对于高清摄像头的需求量较少,这导致着车载摄像头的毛利润率高至30%-35%左右。当市场需求足够大,车载摄像头产能提高之后,其成本将相应降低。

黄欢预测,车载摄像头的发展将同手机摄像头的发展历程般,镜头像素将提升至1000万、1200万像素及以上。

淘汰赛角逐开启

未来,车规级摄像头的竞争将进一步加剧。

车载摄像头的研发周期一般为1-2年,若需通过车规级验证,其周期也将长达1-2年。

行业预计,因为车规验证周期长,需求方对产品质量的安全性和稳定性要求更高,车载摄像头行业竞争将在今年加剧,届时这一赛道将出现领先者和掉队者。

李乐乐认可这一观点,同时补充市场竞争还将因两个因素加剧。

首先,从长期角度看,因算法对摄像头更高的要求、域控制器和摄像头之间数据传输的强耦合关系等,都将影响OEM的选择,未来只生产制造摄像头的供应商竞争力将下降。

其次,因为智能座舱、智能驾驶域控制器等较高行业市场占有率,尤其在目前半导体短缺的情况下,如果厂商同时生产摄像头和域控制器,将更容易获得合作伙伴的保供支持,这将是与竞争对手逐步拉开差距的短期因素。

车载摄像头行业竞争加剧,一方面可视为行业格局或将迎来洗牌,另一方面也意味着行业将展现难得的窗口期,尤其对于相关领域的中国公司而言,这可能是一个走向世界舞台的机会。

车载摄像头行业的黄金时期,正加速到来。

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