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ADAS進化 自駕車上路更安全

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Cepton推出新一代3D光達感測器Vista LiDAR。來源:Cepton

自駕車想要上路,先進駕駛輔助系統(ADAS)絕對是最為關鍵的電子系統。隨著ADAS的逐步進展,全球一線車廠推動自駕車研發一步步朝Level 5全自駕目標前進。

ADAS市場需求逐漸增加,根據國際管理顧問公司Bain & Company估計,在企業對企業(B2B)市場,包括廠商間的技術、軟體、硬體與服務,全球ADAS市場規模至2025年將達到260億美元。

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NVIDIA DRIVE PX平台提高ADAS系統的智慧程度。來源:NVIDIA

究竟何謂先進駕駛輔助系統(Advanced driver assistance systems;ADAS)?基本上,ADAS的主要功能並非控制汽車,而是提供車輛運作與車外環境變化資訊並進行分析,對可能發生的危險狀況提出預警,讓駕駛人或車輛能夠提早採取因應措施。

ADAS與自駕密切相關的功能包括自適應巡航控制系統,能自動偵測前方行進中的車輛位置及相對速度來調節自身車輛的行進速度;車輛狀態診斷資訊系統,則是監測車輛的安全距離,並根據分析結果警告駕駛人可能潛在的不正常情況。

ADAS系統核心 感測模組需求增加

ADAS系統的核心為環境感知,也就是藉由感測器來蒐集環境數據,以保障駕駛人行車安全。ADAS使用的感測器包括CMOS感測器鏡頭模組、光達、雷達等ADAS感測裝置模組等。隨著車輛的電子化及智慧化程度提高,這些元件及模組的需求自然水漲船高。市場研究機構Strategy Analytics研究指出,從2016年至2024年,多項支援ADAS的車用電子感測模組都呈現高度成長。

以分類來看,CMOS感測器鏡頭模組於2016~2024的年複合成長率(CAGR)達21%,2024年出貨量將達到6,000萬組;長距離雷達(LRR)模組及中距離雷達(MRR)模組的CAGR分別為24%與22%;環景影像系統(Surround View)模組的CAGR也達到21%;1D光達的CAGR則是23%。

特別值得一提的,由於3D光達技術能大幅推進自駕性能,因此待3D光達模組技術趨於成熟後,預期需求將快速成長。Strategy Analytics認為3D光達(LiDAR)模組於2016~2024年的CAGR將高達132%。此外,車聯網V2X模組的CAGR也高達74%。3D光達模組及車聯網V2X模組的進展,對於車輛產業是否能順利前進Level 5,具有關鍵性的影響。

3D光達和V2X 推動自駕車前進Level 5

針對汽車3D光達的進展,光達供應商Cepton已推出新一代光達感測器--Vista LiDAR。採用Cepton專利的微動技術(MMT)平台,Vista LiDAR搭載120線掃描器(120-line-equivalent),探測距離達200公尺,系統功耗低於10瓦,空間解析度在水平和垂直方向都達到0.2度,且Vista LiDAR尺寸小於市面上其他光達產品,更易於整合至汽車。

Cepton成立於2016年,目前已向全球8個國家和50多家客戶供貨,自動駕駛公司May Mobility便是其客戶之一。Cepton也和NVIDIA合作,利用NVIDIA DRIVE平台處理LiDAR資料。在此合作中,Cepton的汽車光達感測器是實現自動駕駛汽車的核心傳感技術,而光達探測獲取的海量資料,則需經由AI超級計算平台的運算能力來理解汽車周圍的一切。

在車聯網(V2X)方面,透過V2X通訊技術,車輛能夠與其他車輛、機車、緊急救援車輛、交通號誌、數位道路標誌及行人直接通訊,即使這些通訊對象不在車輛直接的視線範圍(LoS)內。遠在雷達感測器或視覺系統偵測到危險之前,V2X技術就能提早向車輛發出即時警示。

目前包括DSRC/802.11p,Cellular-V2X (4G、5G)在內的多種標準正在爭取全球V2X市場。其中,DSRC在安全即時關鍵應用,例如緊急系統、隊列行駛方面的表現較為傑出;而在需要超快速資料管線的「車對網路」應用,以及其他相關的服務或應用中,Cellular-V2X則佔有優勢。

Cellular-V2X是基於蜂巢式網路環境的技術,也就是說Cellular-V2X具備未來升級5G的擴充性。Cellular-V2X受到看好,中興已宣布與Qualcomm子公司Qualcomm Technologies合作,共同推動C-V2X商業化進程,中興將成為首家推出基於Qualcomm 9150晶元組的C-V2X模組和測試終端的廠商。此外,Qualcomm也積極與一級車廠合作,包括福特汽車、奧迪(Audi)、標緻雪鐵龍集團(PSA)、大陸集團(Continental)和上汽集團(SAIC)皆已宣布支持首個C-V2X商用解決方案

根據國際電信研究機構Ovum統計,2017年第3季全球已累積50個5G網路試驗,其中與車聯網相關的服務約佔16%,電信業者如NTT DoCoMo、Orange、Telenor、韓國電信(Korea Telecom)、SK Telecom等紛紛投入5G車聯網試驗,顯示車聯網為5G電信業者積極發展的服務之一。

人工智慧加持 ADAS開啟自駕車時代

自駕車持續進化,受惠於車廠開始大量導入ADAS系統,車用感測器及感測模組市場正在快速成長,相關元件及模組供應商的成長同樣令人期待,台灣多家IC業者已完成ADAS相關晶片研發並開始出貨,競逐成長看好的車用晶片市場。

根據研調機構 IC Insights 預估,2018年車用晶片市場將達323億美元規模,2021 年將達436億美元規模,2017~2021年車用晶片市場年複合成長率將達 12.5%。車用晶片市場成長主要驅動力來自於系統監控、安全及ADAS。

針對ADAS,聯發科力推視覺先進駕駛輔助系統(V-ADAS),此系統的核心是多功能視覺處理器(VPU),可處理大量即時資料,同時搭載車用影像訊號處理器,能夠捕捉並處理高動態範圍影像(HDR),此系統並搭載機器學習功能,可用以支援車道偵測、車輛偵測、行人偵測、行動分析、多鏡頭校準及全車環景監控等。

ADAS的發展開啟智慧車輛,甚至是自駕車的新時代,然而,截至目前為止,相關系統的發展仍有成本等問題有待突破。不過,隨著人工智慧與創新技術的導入,以及應用環境的發展成熟,功能更強大及更聰明的ADAS系統是可以預見的。

NVIDIA的DRIVE PX人工智慧車用電腦便能明顯提高ADAS系統的智慧程度。傳統的 ADAS 技術能做到偵測某些物體並進行基礎分類,警告駕駛危險的道路狀況,並在某些情況下將車輛減速或停止。NVIDIA的DRIVE PX能做到的遠超過這些。

根據NVIDIA的資料,DRIVE PX採用深度學習技術,透過 NVIDIA 的自駕車解決方案,車輛的ADAS 能分辨警車和計程車、救護車和貨車,甚至是停駐中與即將開動的車輛。此解決方案甚至能將功能延伸至辨認所有事物,無論是在人行道上騎腳踏車的人,或是心不在焉的行人。隨著ADAS的進步,自駕車滿街跑的情景將不再只是夢想。