自動駕駛領域的先驅—以色列“移動之眼”

自動駕駛是汽車產業與人工智能、物聯網、高性能計算等新一代信息技術深度融合的產物,是當前全球汽車與交通出行領域智能化和網聯化發展的主要方向,已成為各國爭搶的戰略制高點。

自動駕駛領域的先驅—以色列“移動之眼”


一、以色列自動駕駛技術

雖然以色列汽車製造業上世紀50年代後期才開始起步,但這個具有"創新國度"之稱的國家卻在自動駕駛汽車技術開發上抓住機遇,表現出不同凡響的創造力。以色列自動駕駛技術除了交通等民生領域外,還廣泛應用於軍事及其他特殊領域。該國的自動駕駛技術的發展是完全“革命性”的,從一開始就是徹徹底底的自動駕駛汽車,在結構化的環境裡測試自動駕駛汽車主要依靠車載激光雷達、電腦和控制系統實現自動駕駛。統計顯示,以色列現有從事自動化產品研發的初創公司約有500多家,其中1/5與自動駕駛汽車相關,其中以色列“移動之眼”Mob ilEye就是其中的傑出代表。

自動駕駛領域的先驅—以色列“移動之眼”


二、“移動之眼”——Mobileye

以色列Mobileye是一家生產協助駕駛員在駕駛過程中保障乘客安全和減少交通事故的視覺系統公司,由以色列希伯來大學教授Amnon Shashua(阿姆農·沙書亞)和Ziv Aviram(齊夫·阿維拉姆)於1999年創立,如今在以色列建有研發中心,在美國、塞浦路斯、中國、德國和日本設有分支機構。Mobileye雖然成立於 1999 年,但在 2007 年搭載 Mobileye 產品的車型才上市。從研發到正式商用,他們用了八年的時間。Mobileye於2014年7月IPO,上市之後一路狂奔,競逐各大汽車廠商的智能汽車安全設備招標。

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如今的Mobileye在以色列IT界的江湖地位相當於阿里巴巴在中國的分量,成為了行車安全方案全球領軍者,視覺端智能硬件、系統芯片及算法具備全球頂尖技術積累,其原始設備製造商及一級供應商客戶資源優勢顯著,Mobileye目前在單一攝像頭視覺高級駕駛輔助系統(ADAS)的開發方面走在世界前列,ADAS自駕駛協助技術系統市佔率超過90%,佔據絕對市場優勢。另外,Mobileye提供芯片搭載系統和計算機視覺算法運行客戶端功能,如車道偏離警告、基於雷達視覺融合的車輛探測、前部碰撞警告、車距監測、行人探測、智能前燈控制、交通標誌識別、僅視覺自適應巡航控制等。

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除了硬件以外,Mobileye還有兩大優勢,讓包括Bosch、Continental 等ADAS 競爭對手望塵莫及。第一是Mobileye 將過去產品發售後的驗證資料都留存到資料庫、里程數超越700 萬公里,第二是除不但資料規模龐大,這些資料庫還有來自全球製造商的精確數據。這些都讓Mobileye站在ADAS的頂端。

在保障駕駛員和行人安全方面,Mobileye有六大關鍵技術:

1)前碰撞預警(FCW):FCW在系統開啟時處於運作狀態,車速在0-200km/h時起效,與前方車輛發生碰撞前2.7秒以內發出警報。

2)行人探測與防撞警示 (PCW):PCW在速度為1km/h至50km/h時處於運作狀態,當可能與前方行人發生碰撞時發出警報。

3)車道偏離預警 (LDW):LDW在速度高於55km/h時處於激活狀態,當駕駛員無意中偏離車道時發出警報。如果在換道時使用方向燈,則不發出警報。

4)車道保持與危險預警(HMW):HMW以秒為單位測量與前方車輛的車距。如果正在接近設定車距,則發出危險警報。

5)前碰撞警告(UFCW):當物體與前保險桿距離小於1.6到2.0米時,可由駕駛員自行調整安全車距,則系統對於即將發生的危險發出警報;UFCW在1-30km/h時處於運作狀態。

6)智能遠光燈控制(IHC):在黑暗道路上,若附近沒有車輛的話可對車輛的前大燈進行控制,將其由近光燈自動切換成遠光燈。公司的車道偏離預警系統使用單眼圖形處理器來確定道路的車道標誌線,測量車輛相對於標誌線的位置。它的特點是能檢測各類標誌線(實線的,虛線的,箱式的和貓眼的)。在沒有標誌線的場合,系統則利用道路邊界線來確定位置。系統擬合橫向距離、斜率和曲率三個道路模型參數,以提高報警可靠性。該系統還可以在雨天和夜晚工作。

三、Mobileye 起家:專注算法和自研芯片

Moblileye研發的系統由3個部分組成:攝像頭組件(包含攝像頭,揚聲器,主控芯片),EyeWatch(顯示器)和 PS3(接線盒)。Mobileye 的獨門絕技在於使用單一攝像頭,採集路面信息,對周圍環境進行精細解讀,實現前碰撞預警(FCW)、前方車距監測與預警系統(HMW)、車道偏離預警系統(LDW)、行人探測與防撞系統(PCW)、城市前碰撞警告 (UUFCW 與智能遠光燈控制系統(IHC)等功能,準確預測前方道路可以出現的障礙和危險。

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Mobileye 的攝像頭是全套系統設計中最厲害的部分,他們使用專門定製的 EyeQ 視覺處理芯片,該芯片是從2007年開始開始商業化,當年和BMW,GM,Volvo簽訂了訂單。自此後,業務擴展迅速,至今技術在這個領域近乎壟斷。EyeQ 視覺處理芯片是由Mobileye和ST(意法半導體,全球最大的半導體公司之一)共同研發的。第一代芯片 EyeQ 1從2004年開始研發,至2018年已擬製定第五代。目前最新量產產品 EyeQ 3 的處理性能是前代的6倍,垂直水平視野和成像清晰度都有明顯提升。

通過過去10年和全世界大部分汽車廠商的合作,Mobileye 積累了千百萬英里不同環境、不同氣候、不同道路狀況橫跨 43個國家的駕駛場景。正是基於這些數據,Mobileye 才能開發出它領先的核心算法。任何競爭廠商如果想要實現類似的準確度,也需要同樣數量級別的數據積累。第一,這對於後來者是個巨大的挑戰;第二,在這個過程中,Mobileye 早已在基於更大的數據量開發下一步的創新應用了。

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Mobileye研發的先進芯片和算法目的是為了保障對外界信息獲取的及時有效和正確的分析處理,並在準確的時間推送給用戶。

對信息的採集和處理:外界光線因素和路況的複雜性因素考驗著 Mobileye 對外界數據的快速獲取和強大的運算能力。Mobileye 可以有效地分辨前往物體是否有威脅。在沒有標誌線的道路上,Mobileye 則利用道路邊界線來確定位置,甚至還可以在雨天和夜晚下工作。

其次是在準確的時間報警:系統需要獲取汽車準確的絕對速度以及相對其他車的相對速度,並考慮道路的曲率、坡度、行駛軌跡等綜合因素,才能做出恰時的精準警報。這其實就是用戶體驗的細膩表現,報早了被認為是誤報,報晚了起不到預防作用,影響著駕駛員的使用感受。Mobileye 設定了 2.7 秒的值,被認為是合適的設計。

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芯片和算法確保信息正確傳達給駕駛員是至關重要的,同時,產品購買成本和使用成本問題也是用戶是否接受的關鍵。早在 2000 年左右,考慮到可靠性、易用性和性價比,Mobileye 公司 CTO 就堅定了單鏡頭這條路。獲得的投資都用於技術研究,將尺寸、功耗、造價都控制在合理範圍內,成本從十幾萬美元降到幾百美元。汽車廠商在某個型號里加入這樣的駕駛輔助系統所需要的週期非常長,從初步溝通、到評估、到整合開發、到加入生產線、到正式的生產線升級到批量生產每個都需要 1-2 年,總計要6年以上的時間。而且每個型號一旦投產,生產週期都有 5 年之久。任何競爭對手要想挑戰 Mobileye,至少也需要經歷同樣長的週期。如此之長的適配週期構成了第一道門檻。

另外,Mobileye 以其算法的可靠性、精準度遠遠高於其他公司而獨佔鰲頭,他們花了 15 年的時間才達到 99.99% 的精準識別率,使其產品在成熟度上遙遙領先。十五年磨一劍,這也從側面證明了這個行業的壁壘之高。

四、ADAS寡頭— Mobileye

ADAS作為一種並不算新的自動防護技術在最近幾年受到了業內的廣泛關注,很多新車都搭載了這個產品。在ADAS市場,Mobileye憑几款產品佔領了其中90%的市場份額,連風靡全球的Tesla也搭載了其系統,市值也高達85.45億美元。Mobileye與主機廠良好的合作關係將為英特爾提供合作路徑,更重要的是,其芯片和算法的協同設計能力將極大的增強英特爾在汽車領域的競爭力。

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ADAS是利用安裝於車上的各式各樣的傳感器(可偵測光、熱、壓力等變數), 在第一時間收集車內外的環境數據,進行靜、動態物體的辨識、偵測與追蹤等技術上的處理, 從而能夠讓駕駛者在最快的時間察覺可能發生的危險, 以引起注意和提高安全性的主動安全技術。ADAS 採用的傳感器主要有攝像頭、雷達、激光和超聲波等,可以探測光、熱、壓力或其它用於監測汽車狀態的變量,通常位於車輛的前後保險槓、側視鏡、駕駛杆內部或者擋風玻璃上。早期的ADAS 技術主要以被動式報警為主,當車輛檢測到潛在危險時,會發出警報提醒駕車者注意異常的車輛或道路情況。對於最新的ADAS 技術來說,主動式干預也很常見。

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Mobileye的算法和硬件是 ADAS 系統的核心,鑑於十多年來的程序積累,且僅憑單攝像頭就實現了非常全面的輔助駕駛功能這是 Mobileye 的核心競爭力所在。

五、Mobileye重新定義了汽車製造

以色列移動之眼Mobileye重新定義了汽車製造,使得汽車製造不再是輪胎或剎車,而是汽車內部的技術傳感器和算法,給整個汽車工業帶來了巨大影響。可口可樂歐洲集團的配送車自從安裝Mobileye的防碰撞報警系統後,駕駛員的駕駛水平顯著提高。美國某運輸公司驗證並比較了是否安裝Mobileye系統對於交通事故成本的影響。結果顯示,每行駛100英里(160km),未配備車的事故率比配備車高1.4倍。根據種種成功的案例將稱Mobileye為自動駕駛領域的前驅一點也不為過。

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總結


現如今,以色列這個中東小國已成為了汽車行業中的重量角色之一。僅僅一個Mobileye公司,就吸引了十餘家車企的發展目光,但以色列在汽車行業中的魅力絕不限於此。眾所周知,在世界範圍內,以色列的創新水平僅次於硅谷,其在納斯達克上市的公司數目甚至超過整個歐洲,緊隨美國、加拿大和中國之後。對於汽車行業,以色列創業投資基金Maniv的首席執行官邁克·格蘭諾(MikeGranoff)認為,即便沒有與生俱來的傳統優勢,但以色列保持領先發展的傳感器、軟件和網絡通信等設備是目前發展自動駕駛汽車的必備核心元件,它們將為以色列在汽車行業的發展做出貢獻。


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