ADAS技術：突破局限確保主動式的安全保障

　　一個可能影響ADAS上升的因素是這項技術的發展速度。盡管近些年半導體公司和其他廠商已經取得了重要的進展，但是需要改進的空間依然很大。例如，前方碰撞預警系統在車輛高速行駛時識別物體依然十分困難。如圖3所示，一個典型的ADAS方案需要集成許多項技術，但是目前面臨最多挑戰的四大技術是：處理器、傳感器、軟件算法和地圖。

　　圖3：在高級駕駛員輔助系統中的四大控制點對于無人駕駛和區別產品性能方面最為關鍵。

　　聯網：車輛間以及車輛與基礎設施間的互聯網連接（數據云）。

　　執行機構：根據計算結果快速動作。

　　地圖：存儲和更新地理及基礎設施信息

　　處理器（ECU/MCU）：處理決策所需的數據

　　傳感器：感知外部數據

　　中間件：軟件算法

　　處理器

　　電子控制單元（ECU）和微控制單元（MCU）對于包括無人駕駛在內的多數ADAS方案都是基本的部分。ADAS系統要想發展，處理器需要更高的性能，而實現方式可以是多核架構和更高的運行頻率，還有更低的能耗需求。

　　傳感器

　　這些設備負責采集車輛周圍環境的信息，例如，行人和正在駛來的汽車。多數設備的測量范圍和信號帶寬都是有限的，這就讓區分“有用信號”（例如，路上的障礙物）和系統“干擾”十分困難。而傳感器要想在雨天和霧天這樣的非理想環境下追蹤移動物體就更為困難了。

　　許多業界廠商正在嘗試改善某一單獨種類的傳感器。他們同時也在嘗試通過更好的傳感器融合優化系統性能，即協同使用來自多種傳感器的數據。在硬件方面，傳感器之間的通訊是個重大挑戰，因為這需要更高的帶寬以及避免網絡過載的解決方案。

　　廠商們正在通過優化分區和系統架構的分布方式來解決這一問題。在軟件方面，圖像和非圖像數據的融合更加具有挑戰性。一些OEM廠家和第一層供應商正在與學術機構合作解決這一問題，例如，戴姆勒公司正在與卡爾斯魯厄理工學院和烏爾姆大學進行合作。

　　現今傳感器有限的功能和高成本可能是ADAS繼續發展的最大限制。不過，許多公司在這兩個方面都取得了進展。一個例子是，Mobileye和許多新興公司都在試圖改進基于攝像頭的解決方案，這種技術傳統上在暴風雨天氣或其他能見度較低的環境下識別障礙物都存在困難。如果基于攝像頭的解決方案能夠在功能上趕上雷達和激光雷達，則將因其低廉的成本而主導ADAS市場。而同時采用激光和攝像頭的一體式解決方案也可能會很流行，因為這樣的解決方案比只采用雷達或激光雷達的解決方案便宜。這是一個很重要的進展，因為專家相信只有當業界擁有一種與其他傳感器完全集成的經濟型激光雷達系統時，半無人駕駛才可能成為現實。

　　軟件算法

　　運行在ECU和MCU上，算法負責使用來自傳感器的輸入數據實時合成車輛周圍的環境信息（在傳感器已經完成的處理之上并進一步進行處理）。隨后算法將向駕駛員提供輸出信息或者指示系統將如何主動干預車輛的控制。這將需要一些最為復雜的車載軟件集成，因為算法指定的諸如采取緊急剎車之類的操作對于確保安全極為關鍵。

　　為了配合傳感器融合應用，業界將從運行在一個單一ADAS專用ECU上的嵌入式軟件過渡到運行在一組集中式ECU或MCU上的多個軟件平臺。為了適應傳感器融合算法的靈活集成，這些軟件平臺將更加抽象化。業界廠商正在重點開發此類的算法，以便更加精確地合成傳感器數據并更加有效地進行處理，因為這將避免數據過載或延緩。另一個需要優先解決的問題是創建各種算法，在各種不同的環境下，如周邊出現兩車碰撞時，實現更加安全的車輛導航并更加準確地預測所有可能的人類行為（包括潛在的非理性反應）。

　　地圖

　　當不在GPS覆蓋區域時，如在隧道中行駛時，詳盡準確的地圖系統有助于避免事故。這些系統還存儲著地理和基礎設施的信息，可自動進行更新，并能與車載傳感器進行通訊確定汽車的準確位置。汽車行業的OEM廠商和其他廠商都在尋找建立和維護地圖的低成本方式。一些最新的解決方案包括部署配備了3D激光和360度高分辨率攝像頭的“地圖測繪車”。地圖開發廠商還在嘗試利用來自FedEx等商業車隊上的傳感器數據以及來自駕駛員的GPS數據。

　　不斷演變的競爭環境

　　許多廠商都意識到在未來五年中立法機構將要求車輛安裝特定的ADAS裝置，同時他們也希望為把握未來的增長機會而做好準備。這樣的舉動將為汽車行業帶來前所未有的變革。首先，更有實力的高科技公司，包括半導體廠商，即便以前并未涉足過汽車行業，也正在積極地追逐ADAS機會。例如，英特爾、NVIDIA、松下、高通、三星和索尼等公司都在追逐這樣的機會，包括與傳感器有關的機會、ECU和MCU、系統、芯片上的系統等領域。不僅如此，許多新興的公司高科技和汽車行業的中小公司都正在努力獲取市場份額。這些公司包括GestureTek、Hawk-EyeInnovations和IntelliVision，這些公司都在圖像處理領域和計算機影像領域有所專長。

　　另一類積極的參與者則是OEM廠商，他們曾經是汽車領域創新的主力軍，現在他們則更愿意與在開發ADAS系統上擁有技術優勢的半導體公司和其他第二層供應商合作。類似的，第一層和第二層的供應商也都在積極地尋求購并機會以確保其能夠擁有ADAS所需的所有能力，包括軟件能力。

　　半導體公司應當如何把握ADAS機會

　　半導體公司已經從ADAS領域獲得了一些有限的銷售額，在2015年不到20億美元，這雖然與汽車電子系統上290億美元的銷售額相比還顯得微不足道，但是這一領域可望取得快速增長。為了能夠把握住全部的價值，半導體公司必須選擇參與競爭的適當領域、方式和時機（換而言之，他們必須決定自己是充當先行者還是快速跟進者）。

　　這可能需要他們重新審視其專注在硬件上的產品定位，因為延伸到軟件領域將帶來更多的機會，同時還需要他們制定出與OEM廠商合作的新型戰略。當市場進入更為快速的增長階段，那些快速做出反應并成為ADAS廠商的公司可能會獲得最大的收益。

　　在哪些領域？硬件及延伸領域的機會

　　我們采用了一種綜合考慮各種不同因素的模型來研究半導體公司截至到2025年的ADAS硬件機會，其中考慮到了預期終端市場采用的因素以及系統和組件的價格侵蝕因素。我們發現總體銷售額將保持穩定增長，到2025年將達到46億至53億美元。駐車輔助系統可能為半導體廠商帶來最大的銷售額，隨后是自動緊急剎車系統、自適應巡航控制系統和前方碰撞預警系統。對于系統組件，如圖4所示，最佳機會出現在處理器領域（預期將創造占總銷售額37%的收入）和光學半導體（20%）領域。

　　圖4：對于半導體公司，處理器和光學半導體預計將在2025年構成ADAS領域的大部分硬件銷售額。

　　1.由于取整的原因，數字相加可能與總數不一致

　　2.自動緊急剎車、自適應巡航控制和前方碰撞預警。

　　3.包括后方監視系統和交通信號識別系統等

　　由于處理器和傳感器預計將占據銷售額的大部分，因此半導體公司不妨考慮通過提供有特色的產品在這些領域參與競爭。雖然硬件依然占據了銷售額的主要部分，但作為補充，半導體公司仍可以通過將產品方案延伸到軟件和算法領域從而獲利。

　　處理器的改進。那些在消費電子、移動設備、數據處理等近似領域擁有經驗的廠商，可能在改進處理器的性能這一最具賣點的領域處于有利地位。這是因為將快速的處理器應用在非常小的細分領域上，這需要在研發和制造上投入巨大的資金。單憑汽車市場本身的銷售業績無法負擔這樣規模的投資，因此半導體公司可能需要同時從其他領域獲得合理的投資回報。不僅如此，在近似領域有相關經驗的廠商可能能夠將他們的一些現有產品加以改進就應用到ADAS領域從而縮短研發周期。例如，NVIDIA公司將其最初開發用于游戲設備、智能手機和平板電腦的Tegra平臺加以改進用于汽車系統上。

　　傳感器的改進。現有的傳感器種類很多，但是有三種對于ADAS領域非常重要。第一種也是最經濟的選擇是采用光學傳感器并基于攝像頭的解決方案。這些傳感器的用途非常多可以用在非常廣泛的ADAS功能上，但是它們的局限在于很容易受到不良天氣狀況和環境的影響。光學傳感器和基于攝像頭的解決方案還需要非常復雜的軟件算法來識別行人和其他車輛等物體。

　　第二個類別是激光雷達系統，這種方案使用一種掃描激光來生成環境的3D圖像。與光學傳感器不同，激光雷達對于氣候條件并不敏感并且可以直接提供車輛周圍物體的位置。但是具備最大掃描范圍（車輛各個方向上的100米距離）的激光雷達系統非常大通常需要外置安裝。盡管在過去十年間價格已經從數萬美元下降至1萬美元以內，但是這些設備的部署費用依然太高，要想在ADAS領域獲得應用仍需進一步的降價。掃描范圍比較有限的激光雷達系統，例如，探測一個方向上十米以內的障礙物的系統，已經集成到了一些車輛上。例如，大陸公司提供短程激光雷達已經有一段時間了。

　　最后，ADAS還經常會集成使用范圍從20到80 GHz電磁波的短程或長程雷達確定物體的距離、速度和方向。這些傳感器在惡劣的天氣條件下相比于其他類型的傳感器能夠更好地工作，但是它們通常在測量距離和角度上有所局限。例如，長程雷達可以探測最遠達250米外的障礙物，但是測量角度非常窄。因此，自適應巡航控制系統往往會將長程雷達與測量角度更寬的短程雷達配合使用。

　　盡管傳感器所產生的銷售額不及處理器，但是半導體公司可能會更傾向于這一領域，因為規模對于傳感器相對沒有那么重要，而且這一領域也更易于細分產品。事實上，由于在不同ADAS用途中需要的傳感器性能級別和信號處理能力都不同，很多傳感器都需要針對不同用途進行專門設計。對于傳感器，半導體公司如果在近似行業擁有經驗將處于有利地位，例如，在消費電子市場上有互補性金屬氧化半導體圖像傳感器的研發經驗，因為這將有利于產品的開發。在改進產品時的一大挑戰是定制產品來滿足特定的汽車需求，包括用于安全用途。