導(dǎo)讀：“如何感受一輛汽車的智能化水平？坐進駕駛室里面感受一下。”“如何感受駕駛室的智能化水平？計算一下其中傳感器的種類和數(shù)量。”這兩句話反映了消費者對汽車智能化進程的最直觀感受，也體現(xiàn)出傳感器在汽車智能化中所起到的重要作用。近年來，汽車的智能化進程持續(xù)推進，駕駛座艙更是作為其中的代表，取得快速發(fā)展。傳感器則成為智能座艙乃至整個智能汽車產(chǎn)業(yè)發(fā)展的關(guān)鍵環(huán)節(jié)之一。
一、新功能不斷融入，智能座艙快速發(fā)展
“近年來，隨著智能化、電動化、網(wǎng)聯(lián)化的加速發(fā)展，汽車正在從單一的交通工具向著集休閑、娛樂、辦公等多功能于一體的第三空間轉(zhuǎn)變。”工信部電子元器件行業(yè)發(fā)展研究中心總工程師郭源生在接受記者采訪時表示。在此過程中，作為承載和實現(xiàn)汽車一系列智能化應(yīng)用和服務(wù)變化的一個空間，智能座艙在智能汽車發(fā)展中的重要性日漸顯現(xiàn)。
根據(jù)馭勢資本發(fā)布報告，近年來智能座艙在新的汽車車型中普及速度不斷加快。中控大屏/連屏、智能語音、OTA升級等功能成為加裝最多，也最常見的部分，已逐漸成為判斷該車是否配置智能座艙的重要標(biāo)準(zhǔn)。此外，隨著技術(shù)升級及車廠尋求差異化，又有更多新功能被納入智能座艙當(dāng)中。
駕駛員監(jiān)控系統(tǒng)(DMS)是當(dāng)前最受關(guān)注的輔助駕駛功能之一。根據(jù)意法半導(dǎo)體亞太區(qū)影像產(chǎn)品部技術(shù)市場經(jīng)理張程怡Jerry Chang介紹，DMS系統(tǒng)可以通過攝像頭獲取圖像，采用圖像識別技術(shù)與算法分析能力對駕駛員的駕駛行為及生理狀態(tài)進行檢測，包括頭部追蹤、眼動追蹤、駕駛員識別、疲勞駕駛檢測、視線追蹤/分神提醒等。研究表明，超過六成的交通事故是由于駕駛員注意力分散或疲勞駕駛所導(dǎo)致，其中追尾事故的占比更是高達94%。圖像傳感器是DMS系統(tǒng)的核心部件。圖像傳感器技術(shù)的不斷提升也為DMS系統(tǒng)和駕駛帶來更高的安全性和場景適用性。
人機交互也是當(dāng)前智能座艙發(fā)展的一個重點。隨著語音交互技術(shù)走向成熟，座艙語音交互現(xiàn)在已經(jīng)實現(xiàn)雙音區(qū)交互，即可甄別駕駛?cè)藛T與乘坐人員的語音指令。未來，手勢交互、視線交互、頭部動作交互等艙內(nèi)交互與物體感知方案開始受到越來越多重視。艾邁斯半導(dǎo)體與歐司朗光電半導(dǎo)體市場經(jīng)理涂少碧表示，感知、理解與表達將是未來智能座艙人機交互系統(tǒng)重要的發(fā)展方向。雖然車內(nèi)人機交互方式一直在更迭，但其遵從的邏輯卻是不變的，就是如何讓駕駛員的操作更加方便和安全。
除此之外，方向盤壓力感應(yīng)，乘客識別（如識別兒童座椅使用情況），溫度、濕度、氣體感應(yīng)等，都將越來越多被集成到汽車座艙當(dāng)中。“從人機互動開始，隨著人們對安全與健康的要求越來越高，未來會有越來越多新功能被集成進來，總的方向是提高汽車駕駛的安全性與舒適性。”中國傳感器和物聯(lián)網(wǎng)聯(lián)盟副秘書長朱佳騏指出，“在道路識別、自動巡航等得到快速發(fā)展之后，車內(nèi)感知將成為未來發(fā)展落地的另一個重點。”具體來看，目前已成熟落地的車內(nèi)環(huán)境感知內(nèi)容主要集中于語音識別與控制、駕駛員疲勞監(jiān)測、自動空調(diào)等方面，像乘員健康體征監(jiān)測、兒童情緒監(jiān)測、車內(nèi)生物監(jiān)測等給予用戶溫暖關(guān)懷的功能內(nèi)容將會是未來的發(fā)力點。
二、市場不斷增長，傳感器種類、數(shù)量雙提升
從概念上來講，智能座艙是一個以汽車的座艙域控制器為核心，以顯示屏、HMI（人機交互）、視覺追蹤等部件共同組成的一個系統(tǒng)。由于汽車座艙暫不涉及底盤控制等方面，技術(shù)實現(xiàn)上難度相對較低，加之座艙是與駕乘人員接觸最密切的空間，功能落地更易被用戶感知，因此智能座艙也成為當(dāng)前汽車智能化步伐最快的部分。
作為一個代表，駕駛座艙系統(tǒng)的發(fā)展又反映了整個汽車智能化的進程。在此過程中，傳感器都將發(fā)揮關(guān)鍵作用。“可以把汽車當(dāng)做是一個安裝傳感器的平臺，各種物理量、化學(xué)量、生物量的傳感器隨著汽車智能化的發(fā)展將會越來越多地應(yīng)用于汽車當(dāng)中。汽車智能化的程度將會成為決定汽車性能和功能的關(guān)鍵因素。智能化的基礎(chǔ)之一就是感知技術(shù)。”郭源生指出。
在這樣一個大背景下，車用傳感器市場規(guī)模不斷增長。IHS數(shù)據(jù)顯示2021年全球智能座艙市場規(guī)模約為420億美元，預(yù)計2030年增長至681億美元。以此為基點可以看出，汽車智能化的進程將不斷發(fā)展，并為上游半導(dǎo)體產(chǎn)品提供更多新的增長點。IHSMarkit統(tǒng)計顯示2020年平均單車傳感器（僅包括攝像頭、毫米波雷達和體征監(jiān)測傳感器）搭載量為3.3個，預(yù)計至2030年增長至11.3個。
朱佳騏強調(diào)，從趨勢來看，未來車用傳感器市場將呈快速上升勢頭。車用傳感器大致可以劃分為存量與增量兩個市場。一方面，以車身、底盤等應(yīng)用為主的存量市場規(guī)模不會減少，以進行一定的更新?lián)Q代為主；另一方面，以智能座艙、自動駕駛為主的增量市場上升勢頭也非常快。目前，激光雷達大多數(shù)車型還沒有被安裝，毫米波雷達只有少量上車，疲勞駕駛監(jiān)控傳感器也只在少數(shù)車型上安裝。這些都是可以預(yù)見的增量市場。“如果以新型傳感器的增長來判斷，預(yù)計每年會有10%以上的增長。”朱佳騏預(yù)測。
思特威科技副總經(jīng)理歐陽堅認為，隨著汽車領(lǐng)域智能化的發(fā)展，有效的駕駛員監(jiān)測是實現(xiàn)自動駕駛的重要一環(huán)，也為國內(nèi)CMOS圖像傳感器廠商帶來了“芯”機遇。”郭源生也指出，汽車領(lǐng)域智能化的發(fā)展將為我國傳感器產(chǎn)業(yè)提供更多發(fā)展機會。中國圖像傳感器廠商將大有可為。
三、可靠性穩(wěn)定性凸顯，車規(guī)級傳感發(fā)展成重點
隨著車用傳感器的市場擴大，越來越多企業(yè)在切入車用傳感器賽道之余，展現(xiàn)出一些新的技術(shù)趨勢。首先是將有越來越多MEMS等半導(dǎo)體制造工藝的先進傳感器替代傳統(tǒng)類型的傳感器。朱佳騏認為，MEMS和先進傳感器的成本低、復(fù)制性好，良率高，對傳統(tǒng)類型傳感器有很大的替代作用。當(dāng)然，朱佳騏也指出，MEMS和先進傳感器并不會全面取代傳統(tǒng)類型的傳感器，硅基產(chǎn)品仍然存在一定的局限性，比如測量尾氣排放的傳感器需要支持800℃的高溫環(huán)境，這是硅基產(chǎn)品所不具備的特性。
其次，汽車中的多傳感器融合已成為主流趨勢。研究機構(gòu)威爾森在《汽車智能網(wǎng)聯(lián)前瞻技術(shù)報告》中表示，鑒于車外環(huán)境感知對象非常復(fù)雜，為應(yīng)對不同場景及保證車輛行駛安全，選擇多傳感器融合的感知方案已是行業(yè)共識。多傳感器融合在應(yīng)對不同場景上優(yōu)勢明顯，在提高感知準(zhǔn)確度、增加感知維度的同時增強環(huán)境適應(yīng)能力，進一步提升系統(tǒng)決策可靠性。
再次，傳感器與人工智能技術(shù)的結(jié)合變得越來越緊密，感知人的情緒和行為，為安全駕駛提供幫助。張程怡表示，人工智能可以處理來自攝像頭、麥克風(fēng)、生物傳感器甚至雷達的實時數(shù)據(jù)，然后幫助汽車做出決策。計算機視覺是人工智能領(lǐng)域的一個分支，讓計算機和系統(tǒng)能夠從數(shù)字圖像、視頻和其他視覺輸入數(shù)據(jù)中提取有意義的信息，并根據(jù)這些信息采取行動或提出建議。
最后，可靠性與穩(wěn)定性是車規(guī)級傳感器最為強調(diào)的性能。郭源生指出，中國的地理環(huán)境非常復(fù)雜，可靠性與穩(wěn)定性對車用傳感器十分重要。汽車在運動過程中需要承受較多的震動和沖擊，這就需要車用傳感器要提供長壽命、高穩(wěn)定性，并滿足汽車產(chǎn)品的高可靠性等要求。
基于這些技術(shù)趨勢，郭源生強調(diào)，我國發(fā)展車用傳感器產(chǎn)業(yè)，應(yīng)以用戶為龍頭，集合系統(tǒng)集成商，模塊硬件、傳感器器件與芯片廠商，共同搭建起一個產(chǎn)學(xué)研用的技術(shù)研發(fā)平臺。只有這樣才能按照產(chǎn)業(yè)鏈構(gòu)架，建立一個完整的研發(fā)體系，打通產(chǎn)業(yè)不同環(huán)節(jié)，推動基礎(chǔ)技術(shù)的開發(fā)，共同推進車用傳感器的本土化發(fā)展。
來源：中國電子報 作者陳炳欣
