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从ADAS到无人驾驶,Mobileye的制胜之路

 精诚至_金石开 2017-10-17


自动驾驶已经成为汽车公司和科技公司的战略方向,而且越来越多的人开始向往自动驾驶带来的安全性。无人驾驶涉及技术广泛,参与者众多,Mobileye 走的就是这条路——它在辅助驾驶领域深耕多年,希望通过技术的积累,逐步实现无人驾驶。Mobile凭借其在计算机视觉领域的深耕切入ADAS市场,斩获70%的市场份额。随着深度学习技术在汽车领域的使用,由ADAS过渡到无人驾驶的路径已经明晰。Mobileye与主机厂良好的合作关系将为英特尔提供合作路径,更重要的是,其芯片和算法的协同设计能力将极大的增强英特尔在汽车领域的竞争力。


 Mobileye 是怎样的公司?

据公开资料显示,全球每年大约有 124 万人死于交通事故,几乎 50% 的死亡者是行人以及骑自行车、摩托车等的非汽车内人员。93% 的碰撞是由于人为因素造成的,其中 80% 是因为驾驶者分散注意力。这组数据说明了高级辅助驾驶系统 ADAS 提供预警甚至主动干预的重要性。


ADAS 的主要功能不在于控制汽车,而是利用安装在车上的各种传感器,在第一时间收集车内外的环境数据,进行静、动态物体的辨识、侦测与追踪等技术上的处理,从而能够让驾驶者在最快的时间察觉可能发生的危险,以引起注意和提高安全性的主动安全技术。ADAS 带来的安全体验对用户有强大的吸引力,对车主买车和选配件的影响越来越大。

Mobileye 便是提供 ADAS 产品和技术的公司。


1999 年,以色列 Hebrew 大学教授 Amnon Shashua 和连续成功创业者 Ziv Aviram 共同创立了 Mobileye。主要致力于汽车工业的计算机视觉算法和驾驶辅助系统的芯片技术的研究。目前公司拥有 500 多个员工,研发人员占三四百人。

Mobileye 进入市场时间很早,但直到 2007 年才获得首个订单。这家公司并没有急于变现,而是将前 9 轮融资数十亿美元全都投入到研发中,专注在算法技术上,这为日后 Mobileye 的成功奠定了基础。


据公开资料显示,2014年挂牌纽交所,市值80亿美元。上市不到3年,Intel以153亿美元收购,溢价高达31.73% 。我们认为公司的高溢价来源于:1.高增长市场中行业龙头溢价,2.芯片和算法协同开发产生的低成本优势,3.与主机厂深度的合作关系,4.高精度地图布局。截止到 2015 年底,Mobileye 全球累计销售 1000 万,覆盖超过 20 家车企的 273 款车型。其中前装产品占 80%,后装产品占 20%。目前来看,因为价格的因素,Mobileye 仍主要存在中高端车型之上,宝马、通用、沃尔沃、现代等多家全球汽车公司选配了该系统。近年来,Mobileye 在后装市场也越来越活跃,帮助用户不用换车也能达到提高安全系统的目的。


Mobileye 起家:专注算法和自研芯片



Moblileye 的系统由 3 个部分组成:摄像头组件(包含摄像头,扬声器,主控芯片),EyeWatch(显示器)和 PS3(接线盒)。


     「我们最大的优势就在于所有应用只使用一个摄像头就可将多个路况探测应用捆绑起来,内置在摄像头的 Eye Q 芯片同时在处理信息,大大节省了在车体内的占用空间和成本。」Mobileye 首席执行官 Ziv Aviram 在一次采访中表示。


Mobileye 的「独门绝技」在于,使用单一摄像头,采集路面信息,对周围环境进行精细解读,实现前碰撞预警(FCW)、前方车距监测与预警系统(HMW)、车道偏离预警系统(LDW)、行人探测与防撞系统(PCW)、城市前碰撞警告 (UUFCW 与智能远光灯控制系统(IHC)等功能,准确预测前方道路可以出现的障碍和危险。


这些功能的实现,得益于 Mobileye 芯片和算法的强大。


EyeQ 芯片由 Mobileye 和意法半导体公司共同开发。第一代芯片 EyeQ 1 从 2004 年开始研发。目前最新量产产品 EyeQ 3 的处理性能是前代的 6 倍,垂直水平视野和成像清晰度都有明显提升。


2014 年开发的 EyeQ 4 基于多核架构,拥有超级计算机的性能,运营功率低至 3W,大幅提升了视觉处理和数据解读的性能,将于 2018 年量产。Mobileye 公司从多年研发中积累了大量有关计算机视觉处理的先进知识和宝贵经验,并有效优化了芯片结构,较低的功耗就可以完成高强度密集运算处理。


Mobileye 的视觉处理器系统级芯片 EyeQ 使用自家公司开发的算法。从 2007 年开始使用在汽车上,8 年来 100 万的销量、安装在 237 款车型,积累了 700 万公里的不同环境、气候、路况的使用场景,配合公司走技术路线,Mobileye 才开发出这套独特算法。


芯片和算法的先进,其目的是为了保障对外界信息获取的及时有效和正确的分析处理,并在准确的时间推送给用户。


首先是对信息的采集和处理。外界光线因素和路况的复杂性,这都考验着 Mobileye 对外界数据的快速获取和强大的运算能力。Mobileye 可以有效地分辨是前往物体是否有威胁。在没有标志线的道路上,Mobileye 则利用道路边界线来确定位置,甚至还可以在雨天和夜晚下工作。


其次是在准确的时间报警。系统需要获取汽车准确的绝对速度以及相对其他车的相对速度,并考虑道路的曲率、坡度、行驶轨迹等综合因素,才能做出恰时的精准警报。这其实就是用户体验的细腻表现,报早了被认为是误报,报晚了起不到预防作用,影响着驾驶员的使用感受。Mobileye 设定了 2.7 秒的值,被认为是合适的设计。


芯片和算法确保信息正确传达给驾驶员是至关重要的,同时,产品购买成本和使用成本问题也是用户是否接受的关键。早在 2000 年左右,考虑到可靠性、易用性和性价比,Mobileye 公司 CTO Shashua 就坚定了单镜头这条路。获得的投资都用于技术研究,将尺寸、功耗、造价都控制在合理范围内,成本从十几万美元降到几百美元。


汽车厂商在某个型号里加入这样的驾驶辅助系统所需要的周期非常长,从初步沟通、到评估、到整合开发、到加入生产线、到正式的生产线升级到批量生产每个都需要 1-2 年,总计要 6 年以上的时间。而且每个型号一旦投产,生产周期都有 5 年之久。任何竞争对手要想挑战 Mobileye,至少也需要经历同样长的周期。如此之长的适配周期构成了第一道门槛。


另外,Mobileye 以其算法的可靠性、精准度远远高于其他公司而独占鳌头,他们花了 15 年的时间才达到 99.99% 的精准识别率,使其产品在成熟度上遥遥领先。十五年磨一剑,这也从侧面证明了这个行业的壁垒之高。


在国内,甚至有本土 ADAS 公司开始自嘲:Mobileye 的算法领先我们那么多年,同行们黑它已经成为政治方针。


Mobileye 市场位置:

  高增长市场中的行业龙头

  据Jefferies研究报告,未来十年ADAS应用量的复合增长率在28%,而随着无人驾驶的发展,对各子系统要求提升,单价的增长还存在巨大空间。

  Mobileye是ADAS领域的龙头企业,市场份额高达70%。收入从4000万美元到3.58亿美元,Mobileye仅用了5年,年均复合增长率高达72%。除去高增长率,公司还拥有极高的毛利率和净利率,根据2016年年报,公司毛利高达75.62%,净利率高达34.91%。

  业务模式:定位二级供应商

  按营收划分,公司的业务可分为前端市场和后端市场。

  在前端市场公司定位为二级供应商,为如博世、德尔福等一级供应商提供算法和芯片,再由一级供应商将算法和芯片集成到主机厂生产的汽车当中。当主机厂有定制化需求时,公司会获得来自主机厂的研究经费支持,再通过一级供应商完成系统的集成。

  在后装市场,公司采用代理销售的模式,目前覆盖超过50个国家,拥有100多个经销商,客户包括保险公司,商业车队等等。

  根据公司年报,2016年77%收入来自前装市场,23%来自后装市场,毛利率分别为76.38%和71.46%。


  低成本解决方案是关键
  汽车行业对成本极度敏感,因此在前装市场,有成本优势的技术才能应用至大众市场。Mobileye的EyeQ芯片在前装市场的售价仅为45美金,价格如此低的原因在于采用了具备明显成本优势的单目摄像头方案,并通过算法和芯片的协同开发提高计算资源的使用效率,降低了硬件要求。

  ADAS发展的路径遵循感知-决策-执行的逻辑链条。传感器是实现各类行车辅助的基础。目前主流传感器的选择集中在雷达、摄像头和激光雷达三方面。

  雷达成本低、反应及时、算法简单且适应全天候工况,是目前运用最广泛的传感器,但雷达对非金属物敏感度较低,探测距离较短,主要应用在前车碰撞预警,因此雷达可以作为整个感知系统的补充部分。

  激光雷达是通过扫描一个物体返回的激光来确定物体的距离,可以形成精度高达厘米级别的3D环境地图,因此它在ADAS及无人驾驶系统中将扮演重要的角色。

  目前机械式的多线束激光雷达是主流方案,受制于价格高昂的因素尚未普及开来。google的子公司Waymo制作的16位激光雷达成本约为7500美金,百度无人车上使用的64位激光雷达则高达10万美金。

  与前两者相比,摄像头作为主要传感器具备高分辨率和低成本的优势,可以获取足够多的环境细节,帮助车辆进行环境认知。缺点在于受光线影响较大, 而摄像头方案的应用效果可通过算法提高。



单目摄像头,系统结构相对简单,安装方便,且成本较低,缺点在于必须不断更新和维护一个庞大的数据库,才能保证系统达到较高的识别率,这需要付出较多的时间和金钱。但通过常年的积累,庞大的数据库成了Mobileye可持续的竞争优势。

  图灵奖获得者Alan Kay,曾经说过:如果你要严肃地思考你的软件,就必须做你自己的硬件。芯片是算法的载体,是实现低功耗,低成本,高性能解决方案的根本。 通过对芯片的定制化开发,Mobileye实现了运算速率的提升。Mobileye开发了EyeQ系列芯片,目前已经推出四代,第五代EyeQ芯片将在2018年推出。



广泛的客户合作关系是壁垒
  汽车零部件多,结构复杂,整车从设计到生产需要经历概念-提案-开发-工程-生产准备这些流程。Mobileye在提案阶段开始参与,在设计方案赢得评选之后通常需要1-3年整车才能进入市场,整车产品生命周期通常为三年。即使有新竞争者进入市场,其产品从设计到大规模的验证通常需要五年以上的时间。

  Mobileye是经历过一级供应商严苛训练的方案提供商,产品可靠性高,前装经验会成为下一次合作洽谈的资本,从而扩大与竞争者的优势。

  目前公司与全球27家主机厂建立了深度合作关系,合作车型达到287款,手握5个L3和5个L4车企合作项目。



流量优势构筑高精度地图
  Mobileye的先发优势还体现在其庞大的装机量上,截止到2016年年底,公司的产品在全球范围内共应用于1570万辆车。2017年Mobileye表示,将以摄像头收集来的画面为基础,通过具备深度学习能力的图像识别体系,构建能够优化自动驾驶决策的高精度地图。

  高精度的作用类似于驾驶者对路况的记忆,是实现无人驾驶的关键技术之一。Mobileye凭借其庞大的装机量,以车载摄像头监控的画面为基础,采集画面中的车道线、路标、交通灯和摄像头等数据(即REM技术),从而作为深度学习的资料。与Google自己造车在路上行驶收集数据的方式相比,Mobileye的采集速度更快、成本更加低廉。

  迄今为止,在 REM 技术方面,Mobileye 已经和 Here、日本 Zenrin、大众、宝马等公司达成了合作。


Mobileye的机遇挑战:

    行业趋势

未来 ADAS 市场将继续高增长,这一点毋庸置疑。


知名调研机构 ABI Research 发布最新报告预测,到 2020 年,ADAS 全球市场规模将由 2014 年的 111 亿美元飙升至 920 亿美元。


据水清木华研究中心统计,欧美国家已有近 8% 的新车配备 ADAS 功能,相比中国仅为 2% 左右。随着技术的逐步成熟和产品价格的下降,这一数字将会提升。


目前 ADAS 正逐步由高端车型向中端车型渗透,同时许多低成本技术应用于入门级乘用车领域。根据 Lux Research 的预测,全球 ADAS 将从当前的 3% 的渗透率上升至 2020 年的 57%,到 2030 年将进一步上升至 92%。


Mobileye 作为市场的领先者,需求量也会越来越大。最新研发出的芯片 EyeQ 4 推出后,已经获得超过 100 万的订单量。


中国本土 ADAS 系统研发公司虽然发展晚,技术相对落后,但市场前景好促使越来越多的公司参与进来。对于中国复杂的道路和车型的了解,本土 ADAS 公司比 Mobileye 也更有优势,在提高产品质量、安全性、降低成本的同时,中国本土 ADAS 公司的竞争力也将会越来越强。


无人驾驶作为高级辅助驾驶系统的高级阶段,是未来汽车发展的一个方向。


谷歌目前发展无人驾驶技术的途径是利用高精准地图,实现高度智能化驾驶,未来一步到位不失为一种方式,但成本极高,短期内实现相对困难。


Mobileye 走得则是通过简单方式辅助驾驶、逐渐增加传感器和改进算法,提高精准度和发展智能化,稳步实现到无人驾驶的进阶。这是一条更平稳、顺应发展趋势的道路。


近期,Mobileye 宣布,正在和意法半导体合作开发 EyeQ 5 芯片,可以整合多种传感器的数据,计划在 2018 年发布样片。Mobileye 联合创始人、首席技术官、董事长 Amnon Shashua 教授表示:「EyeQ5 将用于未来全自动驾驶汽车上,它拥有超强的计算能力,可处理约 20 个高分辨率传感器。」


毫无疑问,Mobileye 开始瞄准全自动驾驶汽车了。


  汽车所有权未来将向出行服务商集中
  当完全的无人驾驶技术成为现实时,汽车的使用可以做到按需分配,就如现在的滴滴一样:无人驾驶汽车可以在接送完一个乘客之后,再根据订单行驶到另外一个地方,接送另外一个乘客。

  现在的黑车、的士、拼车和租车服务都将合并成为一种低成本、按需分配的无人驾驶服务。当无人驾驶汽车具备了低成本和高方便性时,无人驾驶汽车将会成为普通人出行的主要交通工具。

  出行工具选择的变化将彻底改变目前高度分散的汽车所有权结构。出行服务商将成为汽车的主要采购者。模式将类似于现在的共享单车,ofo和摩拜单车向生产商订购,通过平台提供出行服务。主机厂以个人消费者为终端客户的商业模型将会被极大的改变。

  渐进式阵营与越级式阵营

  实现这一设想的前提是无人驾驶成为现实,行业参与者对于实现路径存在分歧。

  无人驾驶技术路线目前可以清晰的划分为两个阵营: 以主机厂为代表的“渐进式”阵营和以谷歌、百度为代表的“越级式”阵营。

  渐进式阵营以传统汽车厂商为主,包括一级和二级供应商,核心的驱动因素在于降低技术风险、分担研发成本、缩短研发时间和锁定客户。这个阵营的路径将是随着ADAS功能完善逐步提升至智能驾驶。

  越级式阵营以科技公司为主,依靠强大的技术背景和巨额的研究投入,实现越级式发展。目前由于主机厂掌控着软硬件架构,实现成本较高、导致商业化路径不明确。



合作和兼并是主旋律
  由于无人驾驶涉及技术广泛,参与者众多,前期投资巨大,合作和兼并已经成主旋律。目前参与者主要有四大巨头,分别是主机厂、一级供应商 、芯片厂商和技术公司。

  汽车制造业呈寡头垄断状态,主机厂是整个行业的利润分配的核心,很大程度上决定汽车的架构,即搭载怎样的系统和使用哪方的硬件。主机厂控制着流量的入口,并可通过ADAS逐步完善无人驾驶所需的数据,包括高精度地图和乘客驾驶习惯。

  主机厂主要采用与技术公司合作设立子公司的方式研究算法。比如福特投资nuTonomy,并计划在未来五年投资10亿美金投资子公司Argo AI 布局无人驾驶技术。通用与Lyft合作,10亿收购Cruise Automation。Google与本田合作,开发“情感引擎”学习驾驶者的操控习惯,将在2020年实现在高速公路无人驾驶。

  在传感器深耕的一级供应商也纷纷布局无人驾驶,在2015年德尔福与奥迪合作的SQ5在美国行驶了3000公里,其中99%的时间为自动驾驶。博世则依靠其深厚的底盘电子控制技术占据具有物体识别的ECU市场,合作对象包括谷歌、特斯拉和保时捷。

  芯片供应商在无人驾驶领域一定会有一席之地,GPU是每一家公司构筑深度学习系统必不可少的基石。车载娱乐系统、无人驾驶、车联网、高精度地图和计算机视觉技术的发展,对车载芯片的计算能力提出了更高的需求。

  目前英伟达、因特尔、高通和三星纷纷与主机厂、系统集成商建立深度合作关系。如与英伟达合作的公司就包括Tesla、奥迪、奔驰、博世、沃尔沃、丰田和大众。


安全评级与监管政策是行业的驱动因素

  ADAS系统有逐渐从高端车型向中低端车型发展的趋势。以欧美为代表的很多国家和地区,早在数年前就开始将ADAS列入汽车安全性能评价,并出台了相应法律法规。

  中国目前在立法和市场发展上均落后于发达国家,不过也在逐步追赶。2016年的新机动车安全运行技术规定,11米以上客车需强制安装LDW(车道偏离预警)与FCW(前车碰撞预警)。C-NCAP(中国新车评价规程)正遵循着2018-2020规划,逐步引入FCW和行人AEB(自动紧急刹车),并将AEB加入安全考核评分当中。



Moblieye的启示
  后市场和新兴主机厂是破局的关键
  ADAS技术成熟依赖于产品大规模运用和数据大规模采集,但传统汽车的生产受制于成本、机械实验周期、研发和供应链管理等因素,产品周期长达五年到十年不等。因此形成了主机厂-一级供应商-二级供应商的金字塔供应体系。对于初创的汽车领域创新公司,目前的供应体系极其不“友善”,创新公司的产品需要较长时间才能渗透,成为体系的一部分。

  但是随着电动车出现,零部件的减少和制造门槛的降低,传统的供应链体系存在变革的机会。新兴的主机厂有更大的意愿应用新技术,Tesla在无人驾驶领域的狂飙突进可以作为一个明证。国内ADAS领域的创新公司可以尝试着和新兴主机厂展开技术合作,合作推出具有用户吸引力的车型。

  在前装市场推进速度较缓,后装市场可以成为一个主攻的方向。 国内乘用车市场存量约为2.9亿辆,存在海量的机会。此外由于ADAS系统可以降低出现事故的概率,提高安全性,对于长途公交,长途运输,租车公司、出行服务商具备一定的吸引力。

  软硬件协同开发
  ADAS功能的提升和无人驾驶的实现依赖车载芯片的运算,随着对安全要求的提升,对计算能力提出了更高的要求,意味着更高的成本。而汽车业恰恰对成本极度敏感,所以对于ADAS领域的创新公司,除去提高产品的鲁棒性之外,最重要的是提供一个低成本的解决方案。因此,通过软硬件的协同开提升计算效率是降低成本的关键。


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