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    一臺(tái)汽車要搭載多少顆智能傳感器?

    2022年03月28日 10:04:04   來源:中國電子報(bào)、電子信息產(chǎn)業(yè)網(wǎng)

      “如何感受一輛汽車的智能化水平?坐進(jìn)駕駛室里面感受一下。”“如何感受駕駛室的智能化水平?計(jì)算一下其中傳感器的種類和數(shù)量。”這兩句話反映了消費(fèi)者對(duì)汽車智能化進(jìn)程的最直觀感受,也體現(xiàn)出傳感器在汽車智能化中所起到的重要作用。近年來,汽車的智能化進(jìn)程持續(xù)推進(jìn),駕駛座艙更是作為其中的代表,取得快速發(fā)展。傳感器則成為智能座艙乃至整個(gè)智能汽車產(chǎn)業(yè)發(fā)展的關(guān)鍵環(huán)節(jié)之一。

      新功能不斷融入,智能座艙快速發(fā)展

      “近年來,隨著智能化、電動(dòng)化、網(wǎng)聯(lián)化的加速發(fā)展,汽車正在從單一的交通工具向著集休閑、娛樂、辦公等多功能于一體的第三空間轉(zhuǎn)變。”工信部電子元器件行業(yè)發(fā)展研究中心總工程師郭源生在接受記者采訪時(shí)表示。在此過程中,作為承載和實(shí)現(xiàn)汽車一系列智能化應(yīng)用和服務(wù)變化的一個(gè)空間,智能座艙在智能汽車發(fā)展中的重要性日漸顯現(xiàn)。

      根據(jù)馭勢資本發(fā)布報(bào)告,近年來智能座艙在新的汽車車型中普及速度不斷加快。中控大屏/連屏、智能語音、OTA升級(jí)等功能成為加裝最多,也最常見的部分,已逐漸成為判斷該車是否配置智能座艙的重要標(biāo)準(zhǔn)。此外,隨著技術(shù)升級(jí)及車廠尋求差異化,又有更多新功能被納入智能座艙當(dāng)中。

      駕駛員監(jiān)控系統(tǒng)(DMS)是當(dāng)前最受關(guān)注的輔助駕駛功能之一。根據(jù)意法半導(dǎo)體亞太區(qū)影像產(chǎn)品部技術(shù)市場經(jīng)理張程怡Jerry Chang介紹,DMS系統(tǒng)可以通過攝像頭獲取圖像,采用圖像識(shí)別技術(shù)與算法分析能力對(duì)駕駛員的駕駛行為及生理狀態(tài)進(jìn)行檢測,包括頭部追蹤、眼動(dòng)追蹤、駕駛員識(shí)別、疲勞駕駛檢測、視線追蹤/分神提醒等。研究表明,超過六成的交通事故是由于駕駛員注意力分散或疲勞駕駛所導(dǎo)致,其中追尾事故的占比更是高達(dá)94%。圖像傳感器是DMS系統(tǒng)的核心部件。圖像傳感器技術(shù)的不斷提升也為DMS系統(tǒng)和駕駛帶來更高的安全性和場景適用性。

      人機(jī)交互也是當(dāng)前智能座艙發(fā)展的一個(gè)重點(diǎn)。隨著語音交互技術(shù)走向成熟,座艙語音交互現(xiàn)在已經(jīng)實(shí)現(xiàn)雙音區(qū)交互,即可甄別駕駛?cè)藛T與乘坐人員的語音指令。未來,手勢交互、視線交互、頭部動(dòng)作交互等艙內(nèi)交互與物體感知方案開始受到越來越多重視。艾邁斯半導(dǎo)體與歐司朗光電半導(dǎo)體市場經(jīng)理涂少碧表示,感知、理解與表達(dá)將是未來智能座艙人機(jī)交互系統(tǒng)重要的發(fā)展方向。雖然車內(nèi)人機(jī)交互方式一直在更迭,但其遵從的邏輯卻是不變的,就是如何讓駕駛員的操作更加方便和安全。

      除此之外,方向盤壓力感應(yīng),乘客識(shí)別(如識(shí)別兒童座椅使用情況),溫度、濕度、氣體感應(yīng)等,都將越來越多被集成到汽車座艙當(dāng)中。“從人機(jī)互動(dòng)開始,隨著人們對(duì)安全與健康的要求越來越高,未來會(huì)有越來越多新功能被集成進(jìn)來,總的方向是提高汽車駕駛的安全性與舒適性。”中國傳感器和物聯(lián)網(wǎng)聯(lián)盟副秘書長朱佳騏指出,“在道路識(shí)別、自動(dòng)巡航等得到快速發(fā)展之后,車內(nèi)感知將成為未來發(fā)展落地的另一個(gè)重點(diǎn)。”具體來看,目前已成熟落地的車內(nèi)環(huán)境感知內(nèi)容主要集中于語音識(shí)別與控制、駕駛員疲勞監(jiān)測、自動(dòng)空調(diào)等方面,像乘員健康體征監(jiān)測、兒童情緒監(jiān)測、車內(nèi)生物監(jiān)測等給予用戶溫暖關(guān)懷的功能內(nèi)容將會(huì)是未來的發(fā)力點(diǎn)。

      市場不斷增長,傳感器種類、數(shù)量雙提升

      從概念上來講,智能座艙是一個(gè)以汽車的座艙域控制器為核心,以顯示屏、HMI(人機(jī)交互)、視覺追蹤等部件共同組成的一個(gè)系統(tǒng)。由于汽車座艙暫不涉及底盤控制等方面,技術(shù)實(shí)現(xiàn)上難度相對(duì)較低,加之座艙是與駕乘人員接觸最密切的空間,功能落地更易被用戶感知,因此智能座艙也成為當(dāng)前汽車智能化步伐最快的部分。

      作為一個(gè)代表,駕駛座艙系統(tǒng)的發(fā)展又反映了整個(gè)汽車智能化的進(jìn)程。在此過程中,傳感器都將發(fā)揮關(guān)鍵作用。“可以把汽車當(dāng)做是一個(gè)安裝傳感器的平臺(tái),各種物理量、化學(xué)量、生物量的傳感器隨著汽車智能化的發(fā)展將會(huì)越來越多地應(yīng)用于汽車當(dāng)中。汽車智能化的程度將會(huì)成為決定汽車性能和功能的關(guān)鍵因素。智能化的基礎(chǔ)之一就是感知技術(shù)。”郭源生指出。

      在這樣一個(gè)大背景下,車用傳感器市場規(guī)模不斷增長。IHS數(shù)據(jù)顯示2021年全球智能座艙市場規(guī)模約為420億美元,預(yù)計(jì)2030年增長至681億美元。以此為基點(diǎn)可以看出,汽車智能化的進(jìn)程將不斷發(fā)展,并為上游半導(dǎo)體產(chǎn)品提供更多新的增長點(diǎn)。IHSMarkit統(tǒng)計(jì)顯示2020年平均單車傳感器(僅包括攝像頭、毫米波雷達(dá)和體征監(jiān)測傳感器)搭載量為3.3個(gè),預(yù)計(jì)至2030年增長至11.3個(gè)。

      朱佳騏強(qiáng)調(diào),從趨勢來看,未來車用傳感器市場將呈快速上升勢頭。車用傳感器大致可以劃分為存量與增量兩個(gè)市場。一方面,以車身、底盤等應(yīng)用為主的存量市場規(guī)模不會(huì)減少,以進(jìn)行一定的更新?lián)Q代為主;另一方面,以智能座艙、自動(dòng)駕駛為主的增量市場上升勢頭也非?臁D壳,激光雷達(dá)大多數(shù)車型還沒有被安裝,毫米波雷達(dá)只有少量上車,疲勞駕駛監(jiān)控傳感器也只在少數(shù)車型上安裝。這些都是可以預(yù)見的增量市場。“如果以新型傳感器的增長來判斷,預(yù)計(jì)每年會(huì)有10%以上的增長。”朱佳騏預(yù)測。

      思特威科技副總經(jīng)理歐陽堅(jiān)認(rèn)為,隨著汽車領(lǐng)域智能化的發(fā)展,有效的駕駛員監(jiān)測是實(shí)現(xiàn)自動(dòng)駕駛的重要一環(huán),也為國內(nèi)CMOS圖像傳感器廠商帶來了“芯”機(jī)遇。”郭源生也指出,汽車領(lǐng)域智能化的發(fā)展將為我國傳感器產(chǎn)業(yè)提供更多發(fā)展機(jī)會(huì)。中國圖像傳感器廠商將大有可為。

      可靠性穩(wěn)定性凸顯,車規(guī)級(jí)傳感發(fā)展成重點(diǎn)

      隨著車用傳感器的市場擴(kuò)大,越來越多企業(yè)在切入車用傳感器賽道之余,展現(xiàn)出一些新的技術(shù)趨勢。首先是將有越來越多MEMS等半導(dǎo)體制造工藝的先進(jìn)傳感器替代傳統(tǒng)類型的傳感器。朱佳騏認(rèn)為,MEMS和先進(jìn)傳感器的成本低、復(fù)制性好,良率高,對(duì)傳統(tǒng)類型傳感器有很大的替代作用。當(dāng)然,朱佳騏也指出,MEMS和先進(jìn)傳感器并不會(huì)全面取代傳統(tǒng)類型的傳感器,硅基產(chǎn)品仍然存在一定的局限性,比如測量尾氣排放的傳感器需要支持800℃的高溫環(huán)境,這是硅基產(chǎn)品所不具備的特性。

      其次,汽車中的多傳感器融合已成為主流趨勢。研究機(jī)構(gòu)威爾森在《汽車智能網(wǎng)聯(lián)前瞻技術(shù)報(bào)告》中表示,鑒于車外環(huán)境感知對(duì)象非常復(fù)雜,為應(yīng)對(duì)不同場景及保證車輛行駛安全,選擇多傳感器融合的感知方案已是行業(yè)共識(shí)。多傳感器融合在應(yīng)對(duì)不同場景上優(yōu)勢明顯,在提高感知準(zhǔn)確度、增加感知維度的同時(shí)增強(qiáng)環(huán)境適應(yīng)能力,進(jìn)一步提升系統(tǒng)決策可靠性。

      再次,傳感器與人工智能技術(shù)的結(jié)合變得越來越緊密,感知人的情緒和行為,為安全駕駛提供幫助。張程怡表示,人工智能可以處理來自攝像頭、麥克風(fēng)、生物傳感器甚至雷達(dá)的實(shí)時(shí)數(shù)據(jù),然后幫助汽車做出決策。計(jì)算機(jī)視覺是人工智能領(lǐng)域的一個(gè)分支,讓計(jì)算機(jī)和系統(tǒng)能夠從數(shù)字圖像、視頻和其他視覺輸入數(shù)據(jù)中提取有意義的信息,并根據(jù)這些信息采取行動(dòng)或提出建議。

      最后,可靠性與穩(wěn)定性是車規(guī)級(jí)傳感器最為強(qiáng)調(diào)的性能。郭源生指出,中國的地理環(huán)境非常復(fù)雜,可靠性與穩(wěn)定性對(duì)車用傳感器十分重要。汽車在運(yùn)動(dòng)過程中需要承受較多的震動(dòng)和沖擊,這就需要車用傳感器要提供長壽命、高穩(wěn)定性,并滿足汽車產(chǎn)品的高可靠性等要求。

      基于這些技術(shù)趨勢,郭源生強(qiáng)調(diào),我國發(fā)展車用傳感器產(chǎn)業(yè),應(yīng)以用戶為龍頭,集合系統(tǒng)集成商,模塊硬件、傳感器器件與芯片廠商,共同搭建起一個(gè)產(chǎn)學(xué)研用的技術(shù)研發(fā)平臺(tái)。只有這樣才能按照產(chǎn)業(yè)鏈構(gòu)架,建立一個(gè)完整的研發(fā)體系,打通產(chǎn)業(yè)不同環(huán)節(jié),推動(dòng)基礎(chǔ)技術(shù)的開發(fā),共同推進(jìn)車用傳感器的本土化發(fā)展。

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