ADAS:提升駕駛安全性和體驗

隨著車輛變得越來越智能和自動化,先進駕駛輔助系統 (ADAS) 已成為下一代汽車的重要組成部分。 ADAS 技術旨在改善車輛的安全性和駕駛體驗。隨著人工智能和車聯網 (V2X) 通信技術的快速發展,ADAS 現在還可以通過連接路邊單元 (RSU) 和雲服務器來促進智能交通,從而幫助減少交通擁堵和道路事故。 ADAS 使更好的人類和自動駕駛汽車能夠在道路上獲得更好的環境感知,從而促進自動駕駛更好的發展。

駕駛和停車安全是車輛的兩個主要 ADAS 功能,用於碰撞警告和干預、駕駛控制和停車輔助。此外,轉向半自動和全自動駕駛是一種趨勢,其他駕駛輔助,如駕駛員監控、遠光燈控制、提高夜間前方能見度或通過平視顯示器提供與駕駛員前方視線相關的訊息。1

根據 Fortune Business Insights 的研究報告,全球先進駕駛輔助系統 (ADAS) 市場預計將從 2021 年的 275.2 億美元增長到 2028 年的 585.9 億美元,複合年增長率為 11.4%。2  Yole 的研究表示,“今天,全球道路上行駛的 13 億輛汽車中,只有 12.3% 配備了 ADAS 技術。預計到 2030 年,這一數字將增長到道路上 18 億輛汽車中的 49%。從五年前的 21%,到 2022 年,ADAS 已安裝到所有汽車產量的 65%,到 2027 年,這一數字將達到 86% . ”貝格的調查還顯示,到 2025 年,ADAS 功能將無處不在,全球生產的 85% 的汽車都具備一定程度的駕駛自動化功能。 4

關鍵 ADAS 組件

ADAS 的重要組成部分包括攝像頭、超音波傳感器、雷達和光達。採用傳感器融合,提高自動駕駛或智能交通的檢測精度。 Mobileye 展示了其自動駕駛 Robotaxi 並通過其環境傳感技術克服了夜間駕駛問題,該技術配備了位於車輛周圍的攝像頭、遠程和短程 LiDAR 傳感器以及一系列雷達傳感器。攝像頭、雷達和 LiDAR 傳感器在兩個獨立的子系統中運行 – 每個子系統都作為彼此的備份而不是互補系統。5

Key ADAS Components Source : Synopsys

雷達

根據 Allied Market Research 的數據,“2020 年全球汽車雷達市場價值 40.8 億美元,預計到 2028 年將達到 100.6 億美元,2021 年至 2028 年的複合年增長率為 12.6%。最有利可圖的細分市場是主動式定速車距巡航控制系統 (Adaptive Cruise Control, ACC)、77 GHz 以及短程和中程分別在應用、頻率和範圍方面。” 6  當今汽車上使用的關鍵傳感器是雷達和攝像頭,超音波技術在低速短跨度和光達用於自動駕駛。雷達用於測量速度和距離,可以準確檢測物體的距離,遠程雷達可以對最遠300到500米的物體進行距離計算。

Source: Allied Market Research

短程雷達 (SRR) 系統經常用於盲點或車道偏離檢測。 SRR 和遠程雷達 (LRR) 一起用於支持自動駕駛的自動緊急制動、自適應巡航控制和前向碰撞警告。

市場研究公司 Technavio 指出,最常用的遠程雷達傳感器是 77 GHz 頻率。對於短程和中程而言,隨著 22、77 和 79 GHz 雷達傳感器的出現,它們的多樣性更加豐富,這些雷達傳感器在市場上越來越受歡迎。研究表明,除了智能交通的日益興起,通過傳感器融合技術提高感知環境的準確性是有望推動全球汽車雷達傳感器市場增長的另一個主要因素。7 缺點之一是缺乏對象的視覺訊息。 4D圖像雷達就是為了解決這個問題而開發的。新技術可以創建高分辨率圖像,增強對象的檢測和分類。恩智浦(NXP)發布了一種 4D 圖像雷達技術,可以在短程、中程和遠程操作中提供並發的 3 合 1 多模式雷達感應,從而能夠同時感應汽車周圍非常寬的視野。它為同時定位和映射 (SLAM) 或要求苛刻的使用環境(例如遠距離遺失包裹檢測)提供類似高解析度分佈的圖像。

攝影機

Yole 的研究表明,目前主要的 ADAS 技術主力是雷達,預計將達到 93 億美元,然後包括圖像傳感器、光學和攝像頭外殼在內的攝像頭模塊將達到 89 億美元。與此同時,人們期待已久的自動駕駛技術突破 LiDAR 將佔 17 億美元,而支持所有智能 ADAS 功能的視覺處理器將在 2027 年佔 51 億美元。Yole 的《汽車成像 2022》報告表明,佈署車載攝像頭將從現在的 12 個攝像頭增加到 20 個攝像頭,到 2027.8 年汽車成像將達到 250 億美元

Source: Imaging Technologies for Automotive Report, Yole Développement, 2022

攝像頭用於後視、前視和環視以及電子鏡和駕駛員監控系統。攝像頭位於車外的前部、後部和側面,以捕捉道路、路牌、行人、車輛和其他障礙物的圖像。攝像頭製造商正在將雲和人工智能技術與 T-box 或車載 PC 相結合,以克服攝像頭的局限性,並提供先進的 ADAS 功能,如多車道和多物體檢測或眼球追踪。連接到雲端后,攝像頭不僅可以分析圖像,還可以觸發響應以提高安全性,例如自動啟動緊急制動或警告盲區或車道偏離車輛,並進一步實現未來的遙控駕駛。

奇美汽車電子發布盲點輔助系統,內嵌AI圖像識別技術,通過特殊的重力導流設計,確保在夜間或無光環境下正常運行,並在80mm/h的雨水測試下正常運行。它可以針對不同的“保護對象”設置不同級別的警告,並可以檢測和跟踪它們是否靜止或被灌木或公共設施遮擋。此外,它還提供“盲點頂視圖”和“後視鏡視圖”的雙螢幕輸出。9

熱像儀是一項成熟的技術,由於其獨立於環境光水平,因此在能見度低或完全黑暗的條件下經常用作“汽車夜視系統”。熱成像技術可確保在惡劣的氣候和低光照條件下進行全天精確檢測。再加上人工智能技術,它們可以提供自動駕駛汽車所需的可靠性和冗餘。

駕駛員監控系統(DMS)是車載攝像頭的主要應用之一。 TrendForce 的統計顯示,基於攝像頭的 DMS(駕駛員監控系統)將在 2020-2025 年期間以 92% 的 CAGR 爆發式增長。10

修訂後的《通用安全法規》要求在 2022 年 7 月之前,歐洲市場上推出的所有新車型都配備先進的安全功能,例如檢測駕駛員困倦和分心的技術。Euro NCAP 規定駕駛監視器是歐盟2020 年獲得5-星級認證的必備條件,兒童存在檢測 (CPD) 的車載兒童檢測從 2023 年開始評分,將對駕駛員的監控和警告擴展到檢測車內兒童並提醒車輛用戶或第三方服務。11  被視為在汽車中裝備攝像頭的驅動力。

光達

LiDAR 技術可檢測物體並繪製其距離,可檢測距離從幾米到 1000 米不等的物體。汽車光達系統使用脈衝激光測量兩輛車之間的距離,方法是照亮目標並使用傳感器測量反射脈衝。半自動和全自動車輛是市場增長的主要驅動力之一,因為它們越來越多地使用光達傳感器生成巨大的 3D 地圖以實現 360° 視覺,並提供準確的訊息以協助自動導航和物體檢測。

Allied Market Research 的報告顯示,2020 年全球汽車光達市場價值為 2.217 億美元,預計到 2028 年將達到 18.319 億美元,從 2021 年到 2028 年的複合年增長率為 30.3%。自動化和遠程光達預計將成為最有成長性的部分. 12

光達是自動駕駛汽車的關鍵推動力;然而,與雷達和攝像頭等傳統系統相比,高成本阻礙了汽車光達市場的增長和大規模採用。一個光達系統的總成本,包括高端硬件、傳感器和掃描儀,大約在 20,000 美元到 75,000 美元之間。**此外,端點與雲端分類等後處理軟件可能需要第三方軟體,單個授權的成本約為 20,000 至 30,000 美元。

由於成本高昂,光達並未被廣泛採用。為了促進市場增長,汽車光達行業的領先供應商和初創公司主要專注於降低成本,提高光達的耐用性、性能和範圍。例如,市場供應商正專注於開發具有連續波頻率調製 (CWFM) 技術的下一代 LiDAR 傳感器,該技術有助於確定目標的速度和距離。與傳統的 LiDAR 不同,CWFM LiDAR 傳感器不受背景光的影響,並且不會受到以相同頻率傳輸的其他光源的影響。此外,越來越多的製造商關注基於 ”鎵(Ga)” 的光達,因為它近年來降低了傳感器的成本。 在優化性能方面,LeddarTech 和 Continental 積極開發新技術。 Leddar 最近推出了 Pixell 3D 閃光光達模組,具有 180 度視野 (FoV),專為 ADAS 和自動駕駛應用而設計,針對城市環境中的接近檢測和盲點覆蓋進行了優化。德國大陸集團(馬牌輪胎)與 AEye 合作開發 HRL131 遠程光達,提供精密傳感技術,以實現自動駕駛的未來。 HRL131 是一款基於微機電系統 (MEMS) 的自適應光達,適用於 3 級和 4 級輔助和自動駕駛解決方案,具有高動態空間分辨率和遠距離檢測功能,適用於高速高速公路場景或密集的城市道路。

參考資料來源 :

  1. https://www.sae.org/binaries/content/assets/cm/content/miscellaneous/adas-nomenclature.pdf
  2. https://www.fortunebusinessinsights.com/industry-reports/adas-market-101897
  3. https://www.i-micronews.com/automotive-industry-a-massive-ai-powered-transformation-is-ongoing/
  4. https://www.rolandberger.com/en/Insights/Publications/Advanced-Driver-Assistance-Systems-A-ubiquitous-technology-for-the-future-of.html
  5. https://www.intel.com/content/www/us/en/newsroom/news/mobileye-avs-now-driving-full-sensing-suite.html#gs.1gjvlz
  6. https://www.alliedmarketresearch.com/automotive-RADAR-market
  7. https://www.businesswire.com/news/home/20181212005506/en/Global-Automotive-Radar-Sensors-Market-2018-2022-21-CAGR-Projection-Over-the-Next-Four-Years-Technavio
  8. http://www.yole.fr/Imaging_For_Automotive_March2022.aspx
  9. https://www.taiwanexcellence.org/en/award/product/1110634
  10. https://www.trendforce.com/presscenter/news/20201016-10514.html
  11. https://cdn.euroncap.com/media/64101/euro-ncap-cpd-test-and-assessment-protocol-v10.pdf
  12. https://www.alliedmarketresearch.com/automotive-lidar-market

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