Развитие рынков автомобильных радаров и лидаров

Развитие рынков автомобильных радаров и лидаров

Выпуск 24(6723) от 10 декабря 2020 г.
РУБРИКА: АВТОМОБИЛЬНАЯ ЭЛЕКТРОНИКА

Радары пока остаются основой автомобильных систем безопасности благодаря своей эффективности, простоте и надежности. Однако у них есть конкуренты – ​лидары. И те и другие могут интегрироваться в перспективные системы помощи водителю (advanced driver-assistance systems, ADAS), разработки которых ведутся уже несколько десятков лет с целью повышения безопасности. Эта технология, соединяющая наборы датчиков, в основном радаров и камер, с мощными электронными блоками управления, стала многообещающим прорывом на рубеже последнего десятилетия.

К 2012 г. в нескольких научных работах было доказано, что система автоматического экстренного торможения (AEB) сокращает количество столкновений с впереди идущей машиной на 40% и способна снизить количество связанных с этим смертельных случаев на 15%. В этой связи вызывает интерес возможность интеграции в ADAS и машины с ADAS лидаров и радаров, что может способствовать изменению конкурентного ландшафта в сфере изготовления комплектного оборудования (OEM) для автомобилей. Одно из преимуществ лидаров – ​возможность 3D-распознавания.


Радары

Радары – ​зрелая технология обнаружения, которая разрабатывалась на протяжении десятилетий для самых разных приложений на нескольких рынках, особенно в автомобильной сфере. Автомобильному рынку необходимы стандартизированные радары с максимально возможным радиусом действия, самым широким полем обзора, наилучшим достижимым разрешением и минимально возможной ценой.

Чаще всего в автомобилях радар устанавливается за бампером, логотипом бренда или перед охлаждающей решеткой, хотя иногда и за лобовым стеклом (комбинированные датчики радар–камера) и даже в фарах. Место установки тщательно выбирается с учетом требуемых характеристик обнаружения, тесно связанной с ними способности рассеивать тепло и пространства для монтажа.

За последнее десятилетие автомобильная промышленность во всем мире сильно продвинулась по пути стандартизации рабочей частоты и расширения разрешенного диапазона частот с целью максимизации разрешающей способности радара по дальности. Сейчас отрасль координирует усилия, стараясь решить проблему с помехами в рамках финансируемого правительством Германии проекта IMIKO. Европейский комитет по проведению независимых краш-тестов автомобилей с оценкой активной и пассивной безопасности (Euro NCAP) и ряд других организаций оказывают содействие развитию рынка автомобильных радаров за счет ужесточения требований безопасности. Основные тенденции рынка автомобильных радаров представлены на рис. 1.



Источник: Yole Développement, 2020

Рисунок 1. Тенденции развития рынка фронтальных радаров


Ставки так высоки, что многие новички стремятся отобрать долю рынка у крупных игроков. В результате возникает насущная необходимость дифференцировать инновационные решения либо по производительности, либо по стоимости.

Согласно данным одного из последних исследований Yole, рынок радаров в 2019 г. составил 3,9 млрд долл. для промышленных предприятий и 5,5 млрд долл. для автомобилей.

С технологической точки зрения за последние десятилетия радарные датчики претерпели значительные изменения. На автомобильном рынке они теперь представлены в небольших размерах, что отражает прогресс, достигнутый в полупроводниковой промышленности. Индустрия почти 100%-но перешла на кремниевые монолитные СВЧ ИС (MMIC), предлагаемые как лидерами рынка, Infineon и NXP, так и другими игроками, включая новых участников.

Следующим большим достижением в данной области станет так называемый радар с 4D-визуализацией, который, как ожидается, будет представлен на рынке в коммерческой версии в 2021 г. 4D-радар будет генерировать истинное облако точек, которое будет отслеживаться точка за точкой, кластер за кластером, кадр за кадром. Это поможет осуществлять классификацию объектов в дополнение к сбору данных об их относительном положении, расстоянии и скорости.


Лидары

Лидары во многом схожи с 4D-радарами, но работают в ИК-диапазоне. Отраженный от цели сигнал позволяет измерить разницу во времени между излучением и приемом, что дает возможность реконструировать трехмерную сцену с помощью облака точек. Большинство OEM-производителей, интегрирующих лидары, делают это для обеспечения функций автоматического вождения, таких как вождение по шоссе, а также для повышения безопасности и производительности систем AEB. Так, корпорация Volvo со своими лидарами дальнего действия ориентируется на их использование при движении по шоссе, в то время как корпорация Hyundai с лидарами, встроенными в каждую фару, уделяет основное внимание повышению безопасности.

Теоретически лидары предлагают наилучшее разрешение по дальности и могут быть идеальным инструментом для легкого воссоздания 3D-сцены с достаточной для обнаружения и распознавания объектов точностью. Вот почему на протяжении последнего десятилетия лидары находились в центре программ НИОКР основных производителей ADAS и робототехники.

В первом лидаре, внедренном Audi, было реализовано механическое сканирование с применением лазеров с торцевым излучением (edge emitting laser, EEL), работающих на длине волны 905 нм, и лавинных фотодиодов. Стоимость этих приборов превышала 600 долл., и ожидается, что следующие образцы лидаров, используемые BMW и Volvo, будут еще дороже. Стоимость – ​важный фактор для автопроизводителей, поэтому лидары пока не получили широкого распространения.

Лидары ближнего действия без механического сканирования могут быть вполне рентабельным решением по сравнению с лидарами дальнего действия, но они отличаются большей простотой и меньшей производительностью. Вероятно, их будут использовать в ближайшие два-три года для повышения безопасности поездок в трудных погодных условиях. Многие компании в цепочке поставок готовятся к запуску такой продукции в период с 2021 по 2023 гг. (рис. 2.)



Источник: Yole Développement, 2020

Рисунок 2. Интеграция лидаров в автомобили, оснащенные ADAS


По прогнозам Yole, емкость рынка лидаров для автомобильных и промышленных приложений в 2020 г. достигнет 1,7 млрд долл., а в 2025 г. – 3,8 млрд долл. при ожидаемом среднегодовом приросте в сложных процентах (CAGR) за прогнозируемый период в 19%.

В конце концов, радары и лидары – ​это и взаимодополняющие, и конкурирующие технологии одновременно. Относительно низкая степень зрелости технологии 4D визуализирующих радаров позволяет расширить возможности лидаров в сфере НИОКР и некоторых приложениях массового производства.


Пандемия COVID19 изменила расстановку сил

Без сомнения, пандемия COVID‑19 повлияет на рынок автомобилей. Возможно падение продаж из-за шока спроса на уровне потребителей. Вероятное снижение отгрузок (в натуральном выражении) составит до 20%. В дальнейшем, в 2021–2022 гг., ожидается оздоровление ситуации (рис. 3).



Источник: Yole Développement

Рисунок 3. Прогноз продаж легковых автомобилей в 2014–2050 гг. по уровню автономности (млн шт.)


Из-за этого приоритет инвестиций OEM-изготовителей быть сместиться в пользу электрификации транспортных средств (или альтернативной технологии) по сравнению с автоматизацией транспортных средств, поскольку штрафы за выбросы углерода оказывают прямое финансовое воздействие на их доходы. Кроме того, правительства, вероятно, будут вводить субсидии для стимулирования экономики, одновременно требуя более быстрой декарбонизации автомобилей, как это делается в Европе.

Несмотря на это, требования безопасности не будут ослаблены. Ожидается, что применение в транспортных средствах систем автоматизации уровней 1–2 и 2+/2++ будет расширяться, что открывает хорошие возможности для индустрии автомобильных радаров и лидаров.


Girardin Guillaume. Automotive Radar and LiDAR Sensors: One Masterpiece and Another in the Making? Electronicproducts, November 16, 2020: https://www.electronicproducts.com/automotive-radar-and-lidar-sensors-one-masterpiece-and-another


ЧИТАЙТЕ ТАКЖЕ

Выпуск 24/25 (6748/6749) от 23 декабря 2021 г. г.
Выпуск 23(6747) от 25 ноября 2021 г. г.
Выпуск 18(6742) от 16 сентября 2021 г. г.
Выпуск 17(6741) от 02 сентября 2021 г. г.