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自动驾驶的格局:华为VS全行业

华为自动驾驶测试车

上海车展期间,华为汽车产业全家族产品,首次公开展示在公众面前。华为明示不造车,自称定位为Tier1系统集成供应商,聚焦智能驾驶、智能互联、智能网联、智能能源、云服务等汽车新增部件领域。

华为的上海车展展位

覆盖面之广,即便不造车,也是超级供应商的姿态。行业为之一阵骚动。

随着新能源汽车这几年的发展,汽车“四化(智能化、网联化、电动化、共享化)”成为各大车企、零部件厂商必争之地,不惜重金投入其中,其中也不乏众多创业公司身影。华为的入局无疑会使早已竞争激烈的产业,竞争更加惨烈。

没错我用了“惨烈”一词。单就自动驾驶领域就已经汇集了数十玩家,其中不乏国际巨头。看看自动驾驶的格局,可能所有环节企业都绕不开和华为的竞争。

1、芯片

在燃油车时代,国产汽车“心脏病”难除,发动机控制技术依赖于国外供应商,以至于成为无法平复的伤痛。至今发动机控制系统依然依赖合资工厂供应,新技术依赖于外方。到了智能网联汽车时代,芯片更是中国汽车业不可再失的高地。

华为海思系列芯片在消费电子领域,虽说还无法与高通、苹果A系列抗衡,但也算是小有成就。凭借在IC行业多年的投入,华为昇腾系统AI芯片,从公开信息来看,高达352TOPS超强算力已经处于业界领先地位。华为在此基础之上打造出MDC(MobileData Center)平台,试图为车企提供自动驾驶全栈全场景服务。

华为昇腾910芯片,单芯片计算密度超过Nvidia

在高级别的自动驾驶中,汽车已经不能再采用的离散电子控制单元(ECU)来匹配每一个功能,而是采用部分集中式的域控制器(DCU)

DCU需承担多传感器融合、定位、路径规划、决策控制、无线通讯、高速通讯的计算。在集中式与混合式架构中,DCU还需承担全部或部分传感器的数据处理。由于需要完成大量运算,DCU一般都要匹配一个核心运算力强的处理器,也就是芯片,以提供自动驾驶不同级别算力的支持。算力越高,支持的功能也就越多,因此大家都追求高算力。业内有NVIDIA、英飞凌、瑞萨、TI、NXP、Mobileye等多个方案。

尽管芯片研发需要大量资金,但是芯片作为自动驾驶核心元件,其不菲的价格与可观的利润,还是引来众多巨头投入其中。在众多玩家中既有消费电子半导体巨头,也有传统汽车半导体供应商,还有新进玩家。我选了几个具有代表性的企业做一个简单的梳理。

1.NVIDIA:英伟达近年来一直致力于AI芯片的研发,在自动驾驶领域解决方案齐全:

1)DRIVE PX2开放式人工智能车辆计算平台;

2)NVIDIA DriveWorks 软件开发套件;

3)数字座舱、高精度地图、高级辅助驾驶解决方案。

2.Intel:昔日PC时代CPU王者Intel错失智能手机时代后,唯恐再次错失自动驾驶时代。在推出IntelGo平台后,不惜重金收购Mebileye,这位在ADAS视觉领域霸主的自动驾驶开放式平台Eye Q5也于2018年12月上市。

3.Qualcomm:高通在汽车产业的布局不仅限于其擅长的通讯领域,在ADAS与座舱娱乐域其820A也表现不俗。在2019年CES展上展出了其基于骁龙芯片打造的可扩展自动驾驶平台--DriveAutomotive,可供汽车厂商根据自己的需求添加模组。

不过仅是产品端的布局似乎无法表现出高通对于入局产业的信心,与恩智浦的收购案也是一波三折,只是最终无果而终。

4.NXP:作为汽车半导体传统供应商,恩智浦瞄准多个控制域,包含:连接、车身舒适、自动驾驶、信息娱乐、动力总成。其中在自动驾驶域打造BlueBox计算平台,其BlueBox2.0支持L4~L5级自动驾驶需求。

5.Renesas:瑞萨电子的R-Car V3M高性能图像识别片上系统(SoC),可大大优化智能摄像头、全景环视系统、激光雷达等应用,同时瑞萨也推出Renesas Autonomy开放式平台面ADAS/自动驾驶领域。

6.TI:德州仪器凭借自身优势,从低级ADAS领域切入,其视觉、超声波、毫米波雷达等传感器芯片布局,以及将Jacinto系列SoC从信息娱乐系统延展到ADAS,推出 TDA系列SoC,迅速低成本占领市场。在后续自动驾驶领域,TI或将持续发力。

7.Tesla:Tesla不甘于仅仅是造车,于近日发布其自动驾驶芯片FSD,未来会搭载在特斯拉AutopilotHardware平台上。从硬件集成的角度来说,特斯拉完成了从芯片到板级集成、系统集成、再到整车的集成,打通自动驾驶产业链布局。

8.地平线:成立4年不到的地平线,颇受资本市场青睐,估值一路飙升。2018年,该公司依托其软硬结合AI处理器技术,相继发布了Matrix自动驾驶计算平台与和地平线XForce边缘AI计算平台。

9.寒武纪:寒武纪深度学习芯片Cambricon-1M,支持个性化深度学习,可用于多路视频实时处理,包括自动驾驶等领域。

10.西井科技:西井科技从芯片研发起家,2017年10月联合振华重工发布其自动驾驶品牌Qomolo,应用于无人重卡港口环境。其自动驾驶方案基于其DeepWell深度学习类脑芯片打造而成,完成从芯片研发到整车生产产业链布局。

在自动驾驶芯片领域国内企业也层出不穷,除上述三家以外,还有像零跑科技、飞步科技、杰发科、深鉴科技等等公司,在这里就不一一列举。当然也不排除某些企业已经在悄悄投入大量人力物力。例如:标榜致力于智能网联芯片领域的平头哥目前还未有发布其相关产品,不过可以肯定的是未来肯定会涉足自动驾驶AI芯片。

芯片的技术壁垒与投资极高,汽车芯片领域一直是汽车传统半导体厂家的领地,即使是Intel、高通也久攻不下,只能采用收购的方式寻求质的突破。对于创业公司甚至国内半导体商来说这个领域想要有所突破更是具有极大的挑战。不过在众所周知的背景下,AI芯片创业公司也受到资本市场的青睐,这也是算是利好,至少能够缓解资金压力。国内AI芯片公司是否能有所突破值得期待。

2、传感器

车辆行驶的道路环境复杂、多变,导致感知无法依赖单一传感器完成,高级别自动驾驶汽车中,定位、雷达、视觉等传感器协作融合,能够以图像、点云等形式输入收集到的环境数据,并通过算法的提取、处理和融合,进一步形成完整的汽车周边驾驶态势图,为驾驶行为决策提供依据。

多种感应器的合作必不可少

在这轮自动驾驶行业创业浪潮中,环境感知领域以视觉、毫米波、激光雷达为主。由于成本和成熟趋于成熟,视觉与毫米波雷达最先量产落地,从L0级预警逐步向高级辅助驾驶迭代。

尽管华为车展的介绍资料中介绍其摄像头、毫米波/超声波雷达、激光雷达、T-Box、GPS、执行机构等由合作伙伴提供,但是笔者认为未来华为至少会在视觉、毫米波雷达、环视系统等传感器算法层面会进行独立开发,不排除推出自己的传感器产品的可能性。

我按照传感器类型与功能对创业公司进行梳理。

(一)ADAS前向视觉摄像头

前向ADAS视觉摄像头目前有单目、双目、三目等多个方案,由于量产成本的因素,现主流量产方案以单目为主,在部分车型上配备双目摄像头。

image.png

注:上表为不完全统计,在多个方案中筛选国内外代表企业。

随着ADAS(高级辅助驾驶)功能的量产,国内市场占有格局逐渐清晰。乘用车领域以Mobileye、Bosch等国际供应商为主;国内创业公司产品主要以单目方案应用分布在商用车领域,跟随着商用车法规推进,在客车领域预警(FCW、LDW)与AEBS功能上均已实现量产。当然这并不是说国内企业在乘用车领域没有布局,仅是从市场占有率角度进行解读。

特斯拉的自动驾驶界面,该公司坚持用视觉传感器来做自动驾驶

相较于单目方案,双目或多目方案在检测精度、目标物检测类型、检测范围等技术性能上优于前者。不过由于双目(多目)方案高昂的成本使得单目成为主流,并且在未来几年可能还是以单目方案为主。在技术实现上单目配合77GHz前向毫米波雷达,以数据融合方式,使二者优势互补,满足技术需求。

(二)毫米波雷达

视觉摄像头在目标检测上受环境因素影响较大,在特殊场景下可能会无法识别的到目标物或者识别效果大打折扣。相较于视觉摄像头,毫米波雷达受环境因素的影响较小;在检测目标物类型上视觉却优于毫米波雷达。在AEBS、ACC等ADAS功能的技术方案将二者融合,弥补了单一传感器的感知缺陷。

国内毫米波雷达波段以24GHz与77GHz为主,79GHz目前尚处于研发阶段。检测距离24GHz(短距)毫米波雷达仅有50~70m,而77GHz毫米波雷达(中长距)可达150~250m。

随着77GHz毫米波雷达的成本降低与ADAS功能对毫米波性能的需求,在量产方案中77GHz毫米波雷达逐渐成为前向雷达的主流。24GHz毫米波雷达趋向于侧向检测应用,如BSD(盲区检测)、LCA(换道辅助)等,由于预警系统仅是对驾驶员的提醒,不涉及车辆控制,所以对性能要求较低,价格也更容易被厂商接受。不过未来24GHz波雷达也可能会被77GHz或79GHz雷达取代。

从国内乘用车市场占有率来看,77GHz毫米波雷达主要以博世、大陆、电装、安波福为主;24GHz毫米波雷达以Veoneer(奥托立夫分拆后自动驾驶公司)、大陆、海拉、安波福、法雷奥为主。Tier1在乘用车市场为车企提供系统方案(包含感知、控制、执行等部件),由于在系统集成能力上国内供应商处于劣势地位,另外产品可靠性、稳定性、一致性、成本控制、质量控制等方面也存在劣势,国产零部件企业进入乘用车市场相对于商用车领域较难。当然也有个别毫米波雷达企业在和乘用车期在合作开发中。

不同于乘用车,商用车属于生产资料,终端用户对舒适性与主动安全需求偏低,ADAS功能的推进依赖于法规的推动。现阶段在商用车领域,毫米波雷达的量产装配主要为了满足AEBS功能,所以在商用车前装市场的量产时间节点会受到法规的影响。按照交通相关法规要求,2019年4月客车需要配备AEBS系统,卡车2020年5月起需装配预警功能,2021年装配AEBS系统。如前文所说预警系统对视觉和毫米波雷达的性能要求略低,更多的是考虑的成本因素,所以这也给国产毫米波雷达企业量产的机会。

森思泰克77GHz高分辨远程雷达

在商用车市场上大陆与富士通天也是有力的竞争对手,国内毫米波雷达企业如:芜湖森思泰克、易来达、木牛科技、智波科技、苏州毫米波、承泰科技等等公司也会面临不小的竞争压力。

随着ADAS功能的渗透率逐步提高,毫米波作为重要的传感器,市场前景可期。国产毫米波在未来有所突破,值得期待。

(三)激光雷达

激光雷达作为高级别自动驾驶不可或缺的重要传感器,其能够精确获得三维位置信息,能够确定物体的位置、大小、速度、姿态、外部形貌甚至材质,为目标识别、目标跟踪、障碍物检测能够提供准确的信息。相比于视觉与毫米波雷达,其在测距及分辨率的能力优秀,能够独立建立三维模型,不过激光雷达的透能力相对较弱。

激光雷达对环境的感知能力最强

激光雷达按有无机械旋转部件,可分为:机械激光雷达和固态激光雷达两类。机械激光雷达带有控制激光发射角度的旋转部件,体积较大、价格昂贵、测量精度相对较高;而固态激光雷达则依靠电子部件来控制激光发射角度,无需机械旋转部件,尺寸较小。

在激光雷达领域国外企业Velodyne、Quanergy、IBEO走在前沿。美国Quanergy和创业公司Ouste以机械旋转式激光雷达,其中以16/32/64线相对较为成熟;德国Ibeo公司激光雷达产品以低线束4线和8线为主,另外,Ibeo联合Valeo 合作推出混合固态激光雷达;德国创业公司Quanergy和以色列创业公司Inoviz以固态激光雷达为主。

Velodyne的激光雷达产品

国内企业速腾聚创、镭神科技、北醒光子、禾赛科技、大族激光、北科天绘等目前主要专注于激光雷达的研发,在机械旋转式激光雷达与固态激光雷达均有所涉入。

由于目前激光雷达成本过高,在车载领域更多的应用于高级别的自动驾驶,不过随着未来固态激光雷达的技术发展与成本降低,使得批量装车成为可能。

目前激光雷达的硬件供应商主要是初创公司,也有部分供应商从较为成熟的相近激光领域切入。国内外企业在技术方面差距相对较小,甚至在精度和价格上与国外同档次产品相比拥有优势。这也给国内企业追超国外企业为可能性。

3、域控制器及全栈自动驾驶方案

随着汽车电子技术的发展,汽车的电子控制单元越来越多,甚者有上百个。为了解决汽车ECU数量庞大的问题,域控制器的概念应运而生。自动驾驶域控制器(DCU)作为L3级以上自动驾驶数据处理平台,自然也引来了众多玩家参与其中,包含众多创业公司、互联网公司、传统零部件供应商。考虑到DCU的复杂性,个人觉得车企、系统商、半导体商联合开发,发挥各自优势或许是最佳的选择。当然这种组合也屡见不鲜。

华为MDC平台与DCU有点类似,本质上为了解决汽车ECU的数量增多之后,汽车控制系统变得复杂,且能力达到上限的问题。下文以DCU为例展开介绍。

不妨先看看DCU需具备哪些能力。

上图是智能网联汽车的结构层次,在分布式架构中环境感知数据处理在传感器端处理完成后,将检测结果发送给DCU,DCU完成多传感器数据融合处理后,执行规划与决策,发出决策命令后由执行机构完成控制。相对于分布式架构,集中式架构从传感器端得到原始识别数据后,由DCU完成感知层数据处理,当然这不仅需要芯片的高算力,同时也需要DCU供应商直接或间接拥有传感器开发能力。

DCU至少还需包含路径规划、决定最佳路径(从安全,便利,环保的角度)最后到协调多执行器的能力。

DCU的复杂性决定了单一创业公司很难与巨头或者巨头组合抗衡。这其中不仅仅体现在资金实力,在资源整合能力、技术储备、人才储备也差异较为明显。创业公司深耕某一领域或从特定场景开始,迭代至产业链布局的战略,不失为明智的抉择。目前自动驾驶尚处于L2级推广阶段,实现L3级自动驾驶及以上尚需时间,创业公司也不是没有胜出的机会。

个人觉得L3级以上自动驾驶的核心在于DCU(感知与执行层依赖于合作伙伴或部分自研),DCU供应商与全栈自动驾驶方案商区别在于后者提供包含DCU在内的其他硬件,以及场景定制算法。所以我将全栈自动驾驶方案与DCU公司归类于一类,在众多公司中我筛选了一些具有代表性的公司。

在L3级以上自动驾驶及DCU领域公司众多,单就国内在干线物流无人驾驶方案上就汇集了阿里、京东、图森未来、智加科技、主线科技、嬴彻科技、西井科技、武汉环宇等等公司。从与整车厂合作的角度来看,竞争也异常激烈,仅就奥迪已经宣布在L3级以上自动驾驶合作伙伴,除了其子公司AID与zFAS平台外,还有华为、地平线。

随着芯片技术的提高,未来DCU架构会趋向于集中式。伴随而来的,就是现有传感器企业势必会面临转型的抉择,个人觉得无非趋向于算法与DCU或全栈方案两个方向,例如纯视觉方案、激光雷达高级自动驾驶方案。难免会与现有DCU与全栈系统方案商同道竞技。几人能胜出目前不得而知,不过可以确定的是未来肯定不会需要如此多企业存在,市场整合在所难免,在产品细分、市场细分或许存在生存机会。

对于跨界而来的大公司而言,在其专业领域内或许成就非凡,但是在汽车产业研发经验、技术积累、产品线、议价权、品牌认知度等等方面均与国际Tier1相比较存在较大劣势,竞争胜出面临不小的挑战。

4、对华为的期待

在汽车传统零部件领域,国内企业在核心零部件上,追赶多年仍旧难以望其项背。新起的智能网联系统,国内企业与国际大企业差距尚小,甚至在个别细分领域还处于领先水平。同时当前高级别自动驾驶还不具有成熟的产品和商业模式,国际大企业也处于研发阶段,并无绝对领先优势。像华为这种巨头入局,给国内企业的胜出增加一些机会,期望在这轮竞争中能有几家中国企业胜出。(完)

声明: 本文由入驻维科号的作者撰写,观点仅代表作者本人,不代表OFweek立场。如有侵权或其他问题,请联系举报。

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