【华源原创】华为在汽车智能驾驶领域的生存之道

时间: 2021-10-27 北京康信华源知识产权咨询有限公司邵小丹宋鸣镝阅读量:

近年来，汽车行业呈现内卷，以百度、小米、苹果以及华为等为代表的多个科技巨头不惜投掷重金，加入造车行列。

汽车领域的发展已经渐渐由传统的机械制造向智能化控制转变，形成了多元化、多场景、多功能的发展格局，成为了继智能手机后又一个风口领域。

本文将以华为为代表，浅析跨行企业在汽车领域的立足点。

一、以合作方式成功入市，充分发挥自身优势

2019年华为成立汽车BU、电动技术有限公司，并发布车载版鸿蒙OS和智能汽车解决方案HI，这一系列大动作让大家一度怀疑华为即将造车。

然而在今年的发布会上华为强调了其不造整车，而是帮助汽车企业造好车的企业战略，由此看出华为在汽车领域的企业定位十分清晰。

2017年，华为与ARCFOX极狐开展合作，致力于打造智能网联电动汽车技术。华为凭借在5G以及算法相关的技术优势，为ARCFOX极狐提供智能驾驶、智能电动、智能网联、智能座舱等智能汽车解决方案[1]。

其中，智能驾驶是华为的核心技术，下面将围绕华为在智能驾驶领域的研究做进一步介绍。

二、有备而来

通过对华为智能驾驶的相关专利进行检索和统计，得到下图所示的专利申请趋势，可见，华为早在2013年便对智能驾驶领域进行着手研究，其研发起步较早，并在之后的近十年间持续进行研发投入。

2019年时，华为极大可能在该技术上形成突破或者在此技术上进行了系统化梳理，其专利申请趋势呈现爆发式增长。分析原因应该与华为此时在汽车领域迅速发展、并与ARCFOX极狐正式开启合作有关，他们双方共同建立了“1873戴维森创新实验室”，研究主要围绕智能驾驶解决方案，相关技术成果产出也相应较多。

三、独辟蹊径

智能驾驶的基础和核心在于感知系统对路况和周围环境的精准探测，目前应用于智能驾驶的传感器主要包括激光雷达、毫米波雷达、车载相机以及超声波等，而如下图所示，不同传感器的探测与感知则各具特色、各有所长。

其中，激光雷达测距精度最高，但价格昂贵，从成本考虑在一定程度上限制了其在大众化汽车产品中的应用。

车载相机提取的信息最全，分辨率高，但其受光线和天气影响较大，由此限制了其在极端天气或环境下的应用。

毫米波雷达具有较好的穿透性，受天气和光照影响较小，并且探测角度比较大，价格便宜，但是探测精度较差，正常行驶问题不大，如遇突发交通事故有可能会出现判断误差。

超声波由于探测距离较短，用于低速行驶的玩具车尚可，但基本不适用于正常的公路交通车辆。

图片转自知乎pajyyy

目前不同造车势力的感知系统方案略有差异，华为感知系统方案主要是基于激光雷达，并形成了以激光雷达为主，与毫米波雷达、车载相机以及超声波相综合的感知系统，由此提高了测距精度，降低了算法要求，提升了信息获取能力。

如ARCFOX极狐阿尔法S车型搭载了3个激光雷达，6个毫米波雷达，13个摄像头以及13个超声波雷达。3颗激光雷达分别位于车辆前方和两侧，可以实现360度的视角；摄像头分别配置在车头1个，前风挡后4个，左右后视镜下方各2个，车侧左右各1个，车尾2个，由此实现车辆全方位的监控。

四、多传感器协同方案

多传感器系统无疑提高了智能驾驶的感知能力和可靠性，但是如何实现多传感器的有效协同是技术的关键。

为了判断摄像头检测到的目标和毫米波雷达检测到的目标是否是同一目标，华为在专利CN202080004870.X中提出了一种目标检测方法，该检测方法通过不同传感器检测到的目标位置以及检测误差确定目标区域，然后确定不同传感器的目标区域重叠区域的大小。当重叠区域较大，根据目标位置与目标区域之间的关系，或者根据不同传感器获取的目标位置之间的距离，来确定不同传感器获得的目标位置为同一个目标的置信度。

为了实现不同传感器之间空间位置的自动标定，避免外界原因导致传感器相对位置发生变化而返厂调整，华为在专利CN201710547094.8中提出了车载传感器外参标定的方法，该方法根据车载传感器（如激光雷达）采集的一个特征点信息和该车体在绝对坐标系中的地理位置，确定地图数据库中的该车载传感器（如激光雷达）采集范围内的另一特征点信息，由此确定这两个特征点的多个信息；根据这两个特征点的多个信息在车体坐标系下的坐标，确定车载传感器（如激光雷达）到该车体的映射参数。并且通过得到不同传感器到车体的映射参数，可以实现一个车载传感器（如激光雷达）到另一个车载传感器（如摄像头）的坐标的映射关系，实现了车载传感器之间的相互标定。

为了更加准确地识别车辆周围的驾驶环境以及可行驶区域，华为在专利CN202080004465.8中提出了摄像装置和雷达结合的传感系统。采用神经网络对摄像装置获取的图像数据进行处理以得到障碍物的第一概率分布；根据雷达回波信号的回波时间和回波宽度获得障碍物的第二概率分布；根据障碍物的第一概率分布和障碍物的第二概率分布，获得以概率表示的车辆可行驶区域。

五、改变激光雷达困境

针对激光雷达价格昂贵的问题，华为从2016年起开展相关研究，并于2020年底发布了96线车规级激光雷达，并计划未来将激光雷达的成本降低至200美元，甚至是100美元左右。

具体来说，华为采用了MEMS激光雷达技术，采用MEMS微振镜作为光束指向控制器，其集成度高、体积小巧、功耗低并且有利于集成在车身内部。但MEMS激光雷达中存在多激光扫描组件对应多个MEMS微振镜的问题，对此华为提出了多线程微振镜激光测量模组，提高集成度从而降低了成本。

多线程微振镜激光测量模组包括激光测距组、反射镜和MEMS微振镜。其中激光测距组用于产生光束，该光束定义为出射光束，并将该出射光束入射到反射镜上，反射镜实现光路转折，然后入射到MEMS微振镜上，因而不需要为每个激光测距组件分别设置相应的MEMS微振镜，只需要设置1个MEMS微振镜即可。

出射光束从MEMS微振镜上出射之后，入射到目标物上产生回波光束，通过MEMS微振镜还可以改变回波光束的方向。

通过使用反射镜实现了多个激光测距组件和单一MEMS微振镜的光路连接，提高激光测量模组的集成度和紧凑性，有效地降低了激光雷达的制造成本。