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近年,全球車廠皆致力於發展兼具安全性和方便性之車款,未來車輛將導入更完整的先進駕駛輔助系統 (ADAS, Advanced driver-assistance system) ,而如果未來的世界是往完全自駕,車輛勢必要提升對環境的感測能力。看完這篇文章,你將了解以下幾件事情:

  1. 什麼是 ADAS ? ADAS 發展現況和未來成長曲線
  2. 從 ADAS 邁入自動駕駛的主要發展流派
  3. 各大感測技術比較
  4. 自駕在感測技術上未來發展和相關受惠廠商

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ADAS 主要輔佐 Level 1、2 之車款,近五年滲透將加速

全球自駕技術分級根據美國 SAE(汽車工程師協會)的標準,可分為 Level 0~5,其中 Level 3 是個分水嶺(目前絕大部份的車輛都停留在Level 2的階段),已能實現部分自駕,但駕駛仍須保持專注,而 Level 4、Level 5 則可實現完全自駕。詳細分級如下圖:

1 SAE 分級制度

Source: SAE、富果研究部

而 ADAS 是能幫助駕駛實現安全駕車、甚至自動駕駛的輔助系統,目前市場上常見的功能有以下幾種:

  • 盲點偵測系統 (BSD, Blind Spot Detection System)
  • 前方碰撞警示系統 (FCW, Forward Collision Warning)
  • 煞車輔助系統 (BAS, Brake Assist System)
  • 胎壓感測系統 (TPMS, Tire-pressure monitoring system)

因此無論是自駕等級多高,其實都需要 ADAS,只是隨著等級提升,對 ADAS 的功能、品質要求也就越高。

觀察目前市售的車款及各大研調數據,未來 3~5 年仍會以 Level 1、2 為主流。根據 Yano Research 研究報告, Level 1、2 在 2024 年的市場份額預計分別為 31.6%、67.8%,Level 2 於 2020~2025 CAGR 為 32.6%,為近年推進自駕車市場之主要動能,也帶動了 ADAS 的成長

而 Level 3 以上因對安全性的要求非常高,除了車廠自身需要進行反覆的測試也要通過監理機關的認證,預估要到 2025 年後才會開始顯著成長。

Source: Yano Research, 富果研究部

ADAS 產業鏈包含感測、分析決策、執行,其中感測系統最具成長潛力

ADAS 的執行原理大可分為:由感測元件偵測環境,將資訊傳入 MCU(微控制器,可想像為汽車的大腦) 分析,最後再執行加速、煞車、轉向等動作

註:車用 MCU 產業可參考 <白話文詳解 MCU 產業,有什麼成長潛力 ?>

3 產業概況

Source: 富果研究部

要能讓汽車自動偵測物品、實現自動駕駛,最關鍵的就在於車內大量的感測元件(包括鏡頭),根據市調機構 Yole Développement 調查,感測元件市場在 2032 年將達到 170 億美元,12 年 CAGR 達 45%,是 ADAS 系統中最具成長潛力的產業。

Source: Yole, 富果研究部

目前自駕系統對感測技術分兩大流派,分別是以特斯拉(TESLA)為首的鏡頭、純視覺派別,以及其餘車廠的光達派別。鏡頭的好處在於便宜,但背後需要有強大的 AI 能力才能讓鏡頭精準判別物體,且一旦天氣不好其偵測能力就會降低。

而光達雖在判別的精度、偵測的廣度、以及環境的適應力都遠優於鏡頭,但缺點就在於成本高,根據 Toyota 旗下自駕公司 Woven Planet 研究,光達成本為鏡頭的 10 倍以上。以下將分別介紹各個硬體設備之運作特點,和未來發展的趨勢。

Source: 富果研究部

純視覺和光達為當今研發自駕系統的兩大流派

1. 純視覺 - 雖成本較低,但安全性上尚有疑慮

純視覺的提倡者以特斯拉為主,透過特斯拉所開發的電腦視覺和 AI 模型,用鏡頭就可達到自駕,並在 2022/10 宣布其 Model 3/Y 車全車將只搭載 8 顆攝影鏡頭,不需要其他的感測元件。這樣的優勢除了降低成本,且攝影鏡頭在未來系統上的擴展也相對容易,且不需要搭載高精地圖(於光達中的篇幅會介紹)。

然而,純視覺最大的問題便是其類似於人眼的視覺極限,攝影鏡頭在惡劣天氣時一樣會難以判斷路況,系統間的互補能力也較低(意即當攝影鏡頭故障時,沒有其他感測器能補上),因此雖然 Elon Musk 預期特斯拉所發布的 FSD(Full Self-Driving) 方案今年年底可以達到 Level 4 等級的自駕,卻尚無法受到美國道路監管機關 NHTSA 的認可,仍只能停在 Level 2。

Source: Tesla

2. 光達 - 精準度優於純視覺,且能偵測出視覺看不到的物體,而成本能否壓低以及在各地區皆能使用為關鍵

光達雖貴,但因其精準度高,目前除了 Tesla 幾乎所有研發自駕的車廠皆有發展光達技術。從最早期要價 10 萬美元左右的純機械式光達,到後來出現的混合式光達,成本已降至 1 萬美元左右,依掃描成像技術的不同,最低的甚至達到 1,000 美元以下。

採用光達的廠商除了結合光達與其他感測器外,通常還需要去結合高精地圖(HD Map)。高精地圖除了能提供自動駕駛汽車基本的路線和路況外,還能標示車道線的位置、車道的坡度、交通標誌和紅綠燈的位置等皆會提供,使其能夠以公分等級的精度了解其在道路上的位置,並對不同駕駛環境都能快速適應

高精地圖的核心價值在於其精確性以及更新速度,需要即時的更新以及維護,通常會由地圖公司派出車隊進行繪製,維護成本高。大部分使用光達的車廠也意識到這個問題,開始致力於改善繪製地圖的效率或降低對於高精地圖的依賴性,使自駕車輛不會因高精地圖是否普及而使行駛區域受到限制。

綜上所述,筆者認為除了特斯拉外,多數車廠可能會因光達較易實現真正的 Level 3 並符合主管機關對安全性的要求,而採用光達技術以達到 Level 3 的要求,故光達的發展很可能成為未來之發展趨勢。

Source: Luminar

以下將針對光達之技術原理以及相關受惠廠商進行介紹。

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Author

Fugle 富果研究團隊 / 台大財金系
相信投資沒有捷徑,不投資自己不了解的公司
期望可以從自身生活中發掘投資機會