从高速NOA到城市NOA,从L2级半自动驾驶到有条件的L3级自动驾驶,汽车行业正经历一场深刻变革。目前包括宝马、奔驰、阿维塔、极狐、赛力斯等多家车企都已获得L3级高速公路路测牌照,这意味着2024年将是智能汽车竞争白热化的一年。
不过也要看到,夜间驾驶场景依然是自动驾驶需要解决的最大“corner case”。根据世界汽车安全事故统计资料:夜间发生的交通事故率是白天的3倍,照明不良时事故率又是照明良好时的3倍。主要原因在于夜间光线条件差、照明不良以及驾驶员的视距变短、视野变窄等因素。
此外,夏日驾车出行时,由于眩光,驾驶员很难看清前方路况;进出隧道时,“黑白洞效应”导致的短暂失明也让行车变得危机四伏;夜晚行车时,对向行驶车辆的远光灯也可能让驾驶员失去对路况的判断力,从而给行车安全带来极大隐患。除了光线剧变,雨雾霾等恶劣天气由于能见度恶化,易引发交通事故,甚至给国家和人民生命财产造成重大损失。
因此随着汽车行业的不断发展,对车辆安全性能的要求越来越高。早在2018版E-NCAP测试项目中,首次将骑行人引入AEB测试,测试场景新增了黑暗和朦胧照明条件下进行行人检测等。
如今,中国汽车市场正在迅速扩大,越来越多的中国汽车品牌开始进入国际市场。为了在市场竞争中占据优势,中国汽车企业需要关注E-NCAP和C-NCAP等安全评估标准。随着自动驾驶技术的发展和应用场景的细化,预计2025版E-NCAP对恶劣天气场景将有较高的标准要求,2027版C-NCAP预计也会将夜间和恶劣天气都作为关注场景。这为中国汽车企业提供了一个明确方向,即在这些场景下提升车辆的安全性能,并采取相应措施来解决当前存在的缺陷场景问题。只有这样,才能在国际市场竞争中占据优势,赢得更多消费者的信任和认可。而这里面,红外热成像技术将不可或缺。
红外热成像 夜间驾驶的“鹰眼”
早在2000年代初期,凯迪拉克、宝马等海外车厂便率先在车端部署了红外热成像技术,目的是为避免在照明不良或者大雾地区车辆与动物发生碰撞。尤其在生态环境良好的北欧地区,每年与野生动物碰撞而引起的交通事故高达数万起,足见提高驾驶安全的重要性。
发展到近几年,随着自动驾驶水平不断提高,消费市场逐步进入“认知”的购买转化阶段,也促进了红外热成像技术从百万车型向中高端车型的渗透。譬如,比亚迪仰望U8、东风猛士917、广汽埃安昊铂、大运远航、吉利均宣布搭载红外热成像夜视系统,滴滴自动驾驶等国内外自动驾驶公司已经用上该项技术。
行业观点普遍认为,在更长远未来,高阶自动驾驶系统引入红外热成像传感器是必然趋势。红外热成像技术是一种独特的成像方式,它不依赖于可见光,而是通过捕捉物体发射的红外热辐射来生成图像。这种技术的最大优势在于其被动成像的原理,这意味着它不需要任何外部光源,因此可以在任何光线条件下稳定工作,无论是明亮的白天、漆黑的夜晚,还是眩光等复杂环境。此外,由于红外波长较长,它对空气中的颗粒物具有绕射能力。这使得红外热成像技术在面对雪、雾、霾、扬尘等复杂天气和环境时,仍能提供相对稳定的图像。
睿创微纳2021年发布的全球首款8μm 1920×1080非制冷红外探测器拍摄图像
与激光雷达、毫米波雷达相比,红外热成像传感器属于视觉传感器的一种,语义信息更加丰富,且随着分辨率提高,其对目标物体识别、分类的准确率都会大大加强。而对于可见光摄像头“有心无力”的地方,包括在弱光、眩光、强光等光线影响和雾霾、沙尘等恶劣天气影响的驾驶环境下,红外热成像技术也能够轻松应对。
“起初各位都在卷智驾功能的清单,现在基本是‘你有的我也有’。所以这两年有了一个明显变化——智驾功能的稳定性和安全性。接下来,场景的覆盖率、智驾系统持续的可靠性和安全性,将成为整个行业的竞逐重点。”睿创微纳告诉。
作为国内车载红外热成像领域的先行者之一,睿创微纳已与多家主机厂和自动驾驶公司达成定点合作,包括比亚迪、远航汽车、滴滴自动驾驶、图森未来、智加科技、踏歌智行、中科慧拓等。去年12月,其又获得了吉利定点项目,将为后者提供红外热成像夜视系统摄像头等产品。
不过,在睿创微纳看来, 智能驾驶系统中的传感器之间并不是简单的替代或竞争关系,而是需要综合考虑各传感器的优势以及整套系统的成本。不同的传感器在智能驾驶系统中扮演着不同的角色,各自拥有独特的优点和适用场景。
例如,可见光摄像头可以捕捉到丰富的图像信息,但在夜间或恶劣天气下的表现可能受限;雷达能够穿透障碍物,但在复杂的环境中可能会受到干扰;而激光雷达则可以提供高精度的三维环境地图,但成本较高且受恶劣天气影响较大。因此,需要平衡各种传感器的优势,充分发挥它们的特长,以提高智能驾驶系统的整体性能。
此外,各家公司在技术路线和方案上可能存在差异,有些公司可能更注重传感器的性能和精度,而另一些公司则可能更注重成本控制和商业化落地。因此,需要根据不同的需求和场景选择合适的传感器组合,以达到最佳的智能驾驶效果。
在驾驶辅助阶段,红外热成像传感器可以支持一些高性价比车型走视觉路线,这或许比激光雷达更具优势;但到了L3及以上自动驾驶阶段,安全标准愈发严苛,多传感器的融合必然是主流趋势。红外热成像技术的加入,将能够进一步提高系统的冗余度和可靠性,让行车更安全。
睿创微纳
早期海外车型大部分红外热成像配置为10W像素,现在睿创微纳为汽车行业主推的分辨率起步为640×512分辨率,目前红外传感器像素不断提高,也可实现红外传感器与其他传感器做像素级融合。
2023年,睿创微纳的红外热成像产品正式交付大运汽车旗下两款车型。预计2024年2月份,其他主机厂定点的车型也将步入量产阶段。可以这样说,在车载红外热成像领域,睿创微凭借从芯片探测器、机芯模组到整机系统的全产业链布局, 目前成为全球红外热成像领军企业,在技术突破和市场份额上均在全球前列,使红外热成像在技术和成本上具备上车的可行性和成熟度。
坚持核心元器件自研 拿下多个“首发”
自成立之初,睿创微纳便坚持从芯片做起,啃“最硬的骨头”。
从2015年到2019年,睿创微纳先后发布了国内首款像元尺寸14μm 1024×768、12μm 1280×1024、10μm百万像素的红外热成像探测器芯片。到2021年,其又发布了全球首款8μm 1920×1080红外热成像探测器芯片,实现了国产红外热成像芯片领跑世界的目标。
2022年,睿创微纳RTD6122W系列亦成为国内首款通过AEC-Q100车规级认证红外热成像芯片。去年上海车展期间,其搭载车规级红外热成像芯片的Asens M6+、IR-Pilot 640X、Horus 640等车载产品,以及搭载8μm红外热成像芯片的车载红外热成像仪IR-Pilot 1920X正式亮相。
了解到,除了12μm红外探测器芯片率先实现量产,睿创微纳旗下10μm、8μm红外热成像探测器芯片也于今年进入量产,开始投放汽车市场,预计这两年全面转向量产。