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简单剖析已立项制定标准的ADAS功能,以及其在国内的技术状况

电子工程师 来源:未知 作者:李倩 2018-04-20 09:17 次阅读

近日,工信部装备工业司发布了《2018年智能网联汽车标准化工作要点》,提出加快推进先进驾驶辅助系统(ADAS)标准的制定,如盲区监测(BSD)、汽车事件数据记录(EDR)、乘用车和商用车自动紧急制动(AEB)、乘用车车道保持辅助(LKA)等6项已立项国家标准的研究制定;加快推动泊车辅助、商用车车道保持辅助(LKA)等2项国家标准的立项工作。

2018年4月1日,9米以上营运客车强装FCWS、LDWS正式执行,这也标志着国内ADAS功能正式进入了强制安装的时代。现在只是少数营运客车先行,未来相应的货车、乘用车也必将会安装ADAS功能。

在此背景下,我国对ADAS标准的制定与规范,就显得尤为迫切了,这也是为什么工信部发布上述文件的原因。

但,ADAS标准本身并没有官方明确定义,自动驾驶各等级的标准也只是参考美国交通部下属的NHSTA(国家高速路安全管理局)以及SAE International,即国际汽车工程师协会。

二者之间有重叠部分,但并未明确,而由于我国制定相应标准法规通常是借鉴国外成熟经验,此次工信部推进制定ADAS官方标准属全球首次,当中是否有难度?接下来将通过简单剖析已立项制定标准的ADAS功能,以及其在国内的技术状况,分析ADAS标准制定的难与易。

ADAS之技术攻艰

LKA(Lane Keeping Aid)车道保持辅助

要实现LKA车道保持辅助功能,主要的技术难点分为3个部分。一,车道线可靠识别(算法优化难);二,识别以后对车辆的连续控制(车辆动力学控制难度大);三,前装市场难介入(前装市场被垄断,商业博弈存在很多未知因素)。

第一,基于视觉感知的车道线识别系统只能通过算法的优化或者深度学习来更可靠的识别车道线,但不能达到100%车道线识别:因为识别车道线的视觉摄像头,高度依赖于环境光线,在恶略天气影响、隧道口明暗变化、虚实线交错变化、环境阴影、光照反射不均匀、车道线被损毁,沙土覆盖等等不确定环境因素的情况下,车道线识别难度大;

第二,连续平稳控制车辆是技术难点,当视觉系统已经识别出车道线并且构建出3D模型的情况下,如何控制车辆在不逾越车道线的情况下还能保持动作的连续性和乘坐舒适性是国内大部分ADAS企业的一大难点,因为实现车辆的连续控制,对车辆的动力学方面有很高要求。

BSD(Blind Spot Detection)盲区监测

BSD预警标准和预警要求测试方法,要求对于车辆后方30m距离的接近车辆(行人)做出监测,对于速度分别是10m/s,15 m/s,20 m/s接近车辆(行人等),预警时间大于2.5秒,3.0秒,3.5秒 。

一般通过集成在侧面和正后方的视觉传感器就可以达到测试标准,但视觉传感器对环境要求较高,如隧道口明暗变化、雨雪天气等,产生错报和漏报几率高,所以实现可靠的BSD最佳技术路线是视觉搭配雷达。

市场上应用最看好的就是微波雷达(毫米波雷达),但是国内目前微波基础元件和系统还不具备批量应用的技术条件,特别是77HZ微波器件的模块化、微波单片集成电路(MMIC)大部分只能采取进口。

FCW(Forward Collision Warning)前方碰撞预警系统

FCW感知系统只采用视觉摄像头(单目),对于少见,还未被收录的物体,其甄别能力几乎无效。对于暴雨、大雾、强光等恶略天气存在误报漏报情况,所以只采用单目摄像头的FCW实用性不高。

如果不考虑成本,用毫米波雷达可以吗?答案是行,没问题。但毫米波雷达优势在于恶略天气穿透性高,对金属反射性高,适用于长距离车辆检。而对生物体(小猫、小狗)却具有在穿透过性,存在漏检情况;

而且毫米波垂直方向视角小,分辨率低;对金属反射性强,例路面有如易拉罐,就会有很强的信号,这无异于增加了后期的数据处理难度,所以要实现理想的FCW最优技术路线是采用视觉+雷达。

但是目前市场的毫米波雷达关键技术主要由大陆、博世、电装、奥托立夫等传统汽车零部件巨头所垄断,特别是77GHz 毫米波雷达,只有少数几个国外公司掌握该技术。我国毫米波雷达仍然处于研发,试样送检阶段,目前并没有可实现大批量量产(上万台)的毫米波雷达企业。

自动紧急制动 Autonomous EmergencyBraking(AEB)

AEB与前面讲到的FCW在环境感知层面上存在着相同的技术难点。在控制层面由于乘用车多采用真空刹车助力或电子刹车助力,制动过程中其主要刹车力是由驾驶者施加,要实现AEB独立主动刹车,需要对传统的刹车结构做部分改进,这也是一大技术难点。

而且AEB结合刹车系统也需要刹车系统端口开放融合,我国大部分车企底盘电子系统都掌握在国外供应商手里,而国外的供应商少有开放全部功能接口,以及提供足够的技术支持。

ACC(Adaptive Cruise Control)自适应巡航

目前ACC也存在多个技术盲区。

第一是制动力度弱,当前车紧急制动,ACC设定最大减速度g值为0.35g(g是重力加速度,1g等于9.8m/s)明显小于正常刹车 0.8g以上,也就是说如果前方驾驶员突然急刹车,ACC自适应巡航存在追尾风险;

二,只依靠视觉感知的ACC的甄别能力可靠性不高,尤其是前方车辆,装载超长物体时,(测试过特斯拉MODEL S 90D ACC系统,当设定距离不变,前车是较大的泥头车,ACC功能完全失效)ACC能识别汽车,但是不能识别不规则货物,在复杂路况下,会严重影响安全跟车距离。

注:G是重力加速度单位,值约为每秒每秒10米,人静止状态时所受到的重力加速度为1G。加速时车手要受到向后方向的加速度(加速G值:时速0-100公里能够用多少时间达到,时间越小G值越大,反之亦然),左转弯时车手要受到向右方向的加速度等,对于车而言,g值越大性能越好。

汽车在出厂前测试中,会对横向纵向的G值进行测试。汽车在正常行驶过程中,G值是有范围的~~~~,多少是正常,多少是不正常,对应不同速度~~~~~。一般人受到了超过3个G值就会感到不舒适。

国内ADAS技术于攻坚阶段,依靠视觉感知为主的ADAS公司和产品达到了80%以上,可量产视觉融合雷达感知的ADAS公司少;

与整车企业协同研发能力弱,大部分自主车企其底盘电子系统都掌握在国外供应商手里(例如博士、大陆、电装等等传统汽车零配件巨头)涉及到车辆主动横向与纵向控制的ADAS功能需要多系统结合,而国外的供应商少有开放全部功能接口,以及提供足够的技术支持。

在当前技术环境下制定强制性ADAS标准,意味着大部分车企只能引进外资ADAS产品,其成本较高,市场接受程度不高。

而且据中汽研究相关人士告知:“即便是外资企业在本国生产ADAS产品,也不可能强制推广,因为中国路况和欧美路况有很大区别,有时应用场景要复杂更多, IER-1,mobileye,博世等公司,其ADAS在中国道路也有水土不服的情况”。

国产ADAS供应链的跛足之势

通常实现ADAS所需的传感器有摄像头、雷达等,那么国内厂商在这方面的实力如何呢?国内摄像头有不少的厂商,如:欧菲光、舜宇、邱泰、精度光学。摄像头是一个基础的器件,技术已经相当成熟。相应的做ADAS视觉方案的公司,通常会选择采购、定制的方式。

算法是ADAS的核心,跟行业龙头Mobileye相比,国内minieye、maxieye、前向启创、创来科技、苏州智华、中天安驰等公司还需要更多时间积累。

毫米波雷达方面,市场上主流工作频率是24GHz和77GHz,77GHz相比24GHz探测距离更长,主要由博世、德尔福、大陆、电装、采埃孚等传统汽车零部件垄断,国内企业如易来达、川速微波、傲酷雷达、安智杰、木牛领航、承泰科技、杭州智波、芜湖森思泰克、北京行易道等也在开发毫米波雷达产品有所突破。

总体而言,国产供应商在24GHz机会较少,而77GHz的量产雷达还未形成规模,整体还处于劣势,在价格和技术成熟度方面难与国外厂商竞争。

夜视仪能够提高汽车夜间对周边环境的感知能力,根据高工产业研究院发布的《中国汽车夜视仪市场调研报告》中显示,由于汽车夜视仪对于技术要求较高,国外企业多有军工背景,如美国雷神、日本NEC、美国RNO、奥托立夫等;

近年来中国汽车夜视仪发展快速,行业内出现保千里、高德红外、神戎电子等企业,并且逐步进入汽车前后装市场。

另外,基于芯片的计算平台主要被瑞萨电子、意法半导体ADI德州仪器英伟达等垄断。其他量产L2/L3车型也无外乎选用Mobileye的前端视觉方案。在核心的芯片层面,中国全赖进口。

如此看来,国产供应商在摄像头、毫米波雷达、计算平台的芯片领域,都受制于外企。而即使是芯片以外的功能应用,视觉、雷达也尚处早期,相应初创公司首要问题还是在解决生存问题。

ADAS标准不会快速落地

据《高工智能汽车》对自主主流车企已上市发布的车型及其配置ADAS功能统计:其中ADAS配置水平在主要集中在L0到L1级别,主要是各大车企的旗舰型车型为主。

其中领克O1为ADAS普及率最高,共有17项目(上表只列举了主要功能),长城VV7只配置了ACC功能,奇瑞瑞虎7只有基于单目的LDW功能。总体来看,前传车企ACC功装车率较高达到了80%,其次是LDW和AEB功能达到了60%。具体如下图

ADAS前装市场渗透率底,已经量产具有ADAS的传统车厂,为了保证其产品的可靠性能选择第一就不会选择第二:

已经上市,配置有ADAS功能的车型,其ADAS功能的搭载情况:

据《高工智能汽车》对自主主流车企即将上市发布的新车及其配置ADAS功能统计:搭载有ADAS功能的新车其LDW、AEB、ACC普及率达到了100%,FCW、LKA、BSD普及率达到了80%,DAC以及DOW功能值也达到了60 %。

随者技术的逐步成熟和产品价格的下降而提升,目前ADAS正逐步由高端车型向中端车型渗透,其中主要分布趋势是,进口渗透率高于合资,自主品牌次之。

从2016款别克昂科威、全新沃尔沃S60等高价位车型,到2017款价位稍低的大众凌渡、斯柯达全新速派等车型,2018年上市的新车,例如MG6(14.68万,配置有ACC/AEB/FCW/LDW/SAS等7项ADAS)、长安CS55,吉利博越等等已经开始装备部分ADAS功能。

随着进口以及合资车型已经普遍搭载了ADAS功能,自主车企车企大规模量产对ADAS产品的稳定性要求更高,虽然部分国内ADAS科技企业已经具备部分功能控制类Adas算法的研发与生产能力,但是由于车企的大规模量产特性,而且搭载ADAS功能的车型主要依旗舰型为主,对零部件供应商在稳定性,规模量产能力上要求较高,能选第一就选第二。

在这方面,国内ADAS企业还需要市场考量,暂时难以进入OEM供应体系。

即将上市配置ADAS功能车型及其ADAS功能配置分布状况。

所以在目前阶段,不管是L1/L2还是L3的ADAS产品,在与安全息息相关的情况下,主机厂一定选最好的(最安全的),而不会选排名第二的。从这些特征看ADAS的国产化进程似乎还处于第一阶段向第二阶段迈进,即市场仍在培育中,作为国内的一些ADAS企业,还需要市场检验,短时间进入不到前装市场。

基于以上考虑:国内不会在短时间内推出强制性先进驾驶辅助系统(ADAS)标准,因为这意味着国内大部分ADAS企业无缘于前装市场,生存困难。

根据中汽研参与制定ADAS标准人员透露:制定ADAS标准过程会循序渐进的过程,主要是先从商用车开始,最后普及乘用车,在未来一定会采取强制性ADAS标准,制定本土化ADAS标准过程会参考ISO文件,借鉴欧美国家已有经验。

具体实施还需要看国内ADAS技术的成熟度、成本优势等,这个过程也需要不少的时间。

与此同时,各大自主品牌车企都将L3/L4预研项目量产时间确定在1-2年之后(2019-2020年),也给核心部件国产厂商留出一定的时间窗口。

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原文标题:高阶ADAS核心部件国产化“黎明破晓”,两年后的L3/L4正是机会 | GGAI深度

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