最近在做一些深度的研究工作,每天在想一些好玩的東西。汽車工業(yè)其實運用了大量的基礎學科知識,比如物理學;而光學就是其中極為重要的一項。
從光學系統(tǒng)而言,核心技術主要聚焦于發(fā)射器、光學元器件+微型模組、探測器、以及集成電路和算法。
備注:我本人是讀儀器的,煙煙讀的是光信息,其實這兩個其實都包含了光學部分,只是我們兩個都沒深入。
從大的方面來看,可以分成:圍繞人開車、圍繞自動駕駛輔助系統(tǒng)開車的技術方向(終局是機器開車)。
Part 1、圍繞人開車來展開的技術
為駕駛視距和車輛交互服務的汽車燈光系統(tǒng):
(可以追溯到1910年,當時最早的電氣式前照燈被發(fā)明),而之后為駕駛員服務的各種燈光就是一門顯學,后制動燈、尾燈以及儀表輔助燈等系列依靠光的反射原理的應用沿用至今。從邏輯上來看,只要人開車,就需要有燈光,而且燈光越來越智能。
▲圖1.Yole做的車燈市場價值預估
從燈光系統(tǒng)來看,圍繞著改善燈光系統(tǒng)的智能性,把攝像頭技術和單獨的燈光控制剝離出來控制,建立燈光系統(tǒng)的單系統(tǒng)智能,如下圖所示。
▲圖2.智能燈光系統(tǒng)也是圍繞攝像頭技術開展
這里的發(fā)展分水嶺,就是ADAS開始往更高階的自動駕駛輔助系統(tǒng)發(fā)展,之前都是圍繞人在各種惡劣天氣里面能看清的問題在研究,后者開始關注攝像頭能不能看清。
▲圖3.人開車還是自動輔助駕駛系統(tǒng)開車
座艙光學系統(tǒng):
而圍繞光學在座艙里面的應用,整個座艙里面的液晶儀表、中控屏幕、HUD、各種內飾氛圍燈(這里從腳燈、迎賓燈等等越來越細)這些與駕駛員交互的光學顯示的器件,是讓汽車具備科技感的新型光學裝備。
這塊我們單獨說。
▲圖4.這套圍繞人的視野聚焦的光學系統(tǒng)
Part 2、圍繞自動駕駛輔助駕駛系統(tǒng)來展開的技術
圍繞自動輔助駕駛的主流系統(tǒng),是構架在車載攝像頭這個最重要的光學傳感器上的。
●從攝像頭來看,光學成像機制可概括為當光線透過鏡片后匯聚在圖像傳感器,傳感器記錄其圖像信息并通過模數(shù)轉換器將其轉化為數(shù)字信號,然后交由圖像處理器進行后期優(yōu)化,最終 交給圖像處理芯片處理,攝像頭模組的主要構為CMOS圖像傳感器和鏡頭組。
▲圖5.純粹的攝像頭
特斯拉是使用純視覺來實現(xiàn)高階的自動輔助駕駛,基于Tesla Vision深度神經網(wǎng)絡,能夠對行車環(huán)境進行專業(yè)的解構分析,能夠充分利用搭載的高性能攝像頭。
這套自動輔助駕駛環(huán)繞車身共配有8個攝像頭,視野范圍達360度,監(jiān)測距離最遠為250米。前視主視野攝像頭、寬視野攝像頭、窄視野攝像頭最大監(jiān)測距離分別為 150 米、60 米、250 米,用來識別物體并為導航提供支持,探測可能影響到車輛的物體,并根據(jù)情況采取制動措施;側方后視攝像頭(2顆)、側方前視攝像頭(2顆)最大監(jiān)測距離分別為100米、80米;后視攝像頭最大監(jiān)測距離50米,在最新的AI day里面有了更詳細的論述。
▲圖6.特斯拉的攝像頭配置
而國內開始一步步在攝像頭的數(shù)量和清晰度方向開始內卷,智能駕駛首先是對感知攝像頭硬件的“軍備競賽”持續(xù)升級,極氪 001、智己L7、蔚來 ET7 分別采用了 15 顆、12 顆和 11 顆攝像頭(之前5顆攝像頭為基準),面向高階自動駕駛環(huán)境感知需求,攝像頭變得更高清晰度,以獲取探測更長距離和更多信息,以至于車企開始評估8MP像素攝像頭感知距離是 1.2MP像素攝像頭的三倍。
●從激光雷達這條路徑來看,國內外開始圍繞短、中、長距不同情況的激光雷達需求進行開發(fā),而且圍繞泛光式、純固態(tài)、MEMS、機械掃描等不同的激光雷達技術路線在迭代。
這條技術路徑還沒有取得整個行業(yè)的一致意見就開始往前進發(fā),在車上各顯神通了。
▲圖7.激光雷達的差異化配置
小結:
光學圍繞人開車和機器開車的技術方向,其實都有非常深的演進路徑,這個路徑基本是由供應商來完成的,在整個光學在汽車應用賽道方面,還是很踏實的。就是智能化如何驅動對光學器件的訴求,特別是對攝像頭和智能燈光系統(tǒng)的軟件整合,包括座艙系統(tǒng)對儀表、中控的集中輸出,都帶來軟件和硬件分離的必然模式,在這里如何思考這個價值量,需要仔細評估。