ADAS寡頭 Mobileye是怎樣煉成的

　　ADAS作為一種并不算新的主動(dòng)防護(hù)技術(shù)在最近幾年受到了業(yè)內(nèi)的廣泛關(guān)注，相信很多新車都搭載了這個(gè)產(chǎn)品。但你可能不知道，在ADAS市場(chǎng)，有一家公司憑幾款產(chǎn)品占領(lǐng)了90%的市場(chǎng)份額，連風(fēng)靡全球的Tesla也搭載了其系統(tǒng)，市值也高達(dá)85.45億美元，在她就相當(dāng)于中國的BAT的地位，那就是來自以色列的Mobileye。

　　我們來看一下這家公司的厲害之處。

　　Mobileye背景

　　在介紹Mobileye之前，我覺得我有必要給大家介紹一下ADAS：

　　ADAS（Advanced Driver Assistance Systems），也就是先進(jìn)駕駛輔助系統(tǒng)，是近年來車廠積極發(fā)展的智能汽車技術(shù)之一，是為了將來可以達(dá)到無人駕駛智慧車輛境界的技術(shù)進(jìn)階過程。ADAS的主要功能并不是控制汽車，而是為駕駛?cè)颂峁┸囕v的工作情形與車外環(huán)境變化等相關(guān)資訊進(jìn)行分析，且預(yù)先警告可能發(fā)生的危險(xiǎn)狀況，讓駕駛?cè)颂嵩绮扇∫驊?yīng)措施，避免交通意外發(fā)生。

　　Mobileye就是一個(gè)提供這類產(chǎn)品的公司。

　　Mobileye由以色列希伯來大學(xué)的Amnon Shashua教授和Ziv Aviram于1999年創(chuàng)立。自創(chuàng)立之日起，Mobileye便將其公司使命定為開發(fā)和推廣一個(gè)視覺系統(tǒng)，以協(xié)助駕駛員在駕駛過程中保障乘客安全和減少交通事故。在以色列建有研發(fā)中心，在美國、塞浦路斯、中國、德國和日本設(shè)有分支機(jī)構(gòu)。

　　Mobileye的創(chuàng)辦人之一Amnon Shashua教授，是電腦人工智能的國際權(quán)威，專研開發(fā)電腦視覺（Computer Vision），即是如何讓電腦從影象中，讀懂有用的東西術(shù)。

　　Amnon Shashua教授

　　你想知道公司技術(shù)水平有多高？我們可以用事實(shí)證明，Mobileye從2014年7月上市至今，與其他公司，競(jìng)逐各大汽車廠商的智能汽車安全設(shè)備招標(biāo)時(shí)，成功率幾乎是百分之百。

　　Mobileye雖然成立于 1999 年，但在 2007 年搭載 Mobileye 產(chǎn)品的車型才上市。從研發(fā)到正式商用，他們用了八年的時(shí)間。時(shí)間來到 2013 年 10 月，Mobileye 賣出了第 100 萬臺(tái)產(chǎn)品。從 2013 年 10 月到今年 1 月，他們賣出了 900 萬臺(tái)產(chǎn)品，累計(jì)銷量達(dá)到 1000 萬臺(tái)。其中前裝產(chǎn)品占 80%，后裝產(chǎn)品占 20%。

　　目前 Mobileye 的全球員工達(dá)到了 500 多人，研發(fā)人員占三四百人。

　　Mobileye 的厲害之處

　　Mobileye有多厲害，先給大家看個(gè)數(shù)據(jù)，據(jù)公司網(wǎng)站的資料顯示：包括奧迪、寶馬、雪鐵龍、福特、通用、本田、現(xiàn)代、捷豹、陸虎、尼桑、歐寶、雷諾、豐田和沃爾沃等在內(nèi)汽車品牌都和Mobileye有合作關(guān)系。Mobileye擁有太多的優(yōu)勢(shì)。比如計(jì)算機(jī)圖片的標(biāo)注歷史數(shù)據(jù)，算法的積累，甚至自己研發(fā)了自己的芯片。當(dāng)然芯片有歷史的背景。這些經(jīng)驗(yàn)并不是其他公司短時(shí)間可以超越的。

　　據(jù)介紹，Mobileye公司目前的產(chǎn)品主要是一款基于攝像頭的高級(jí)駕駛輔助系統(tǒng)（ADAS），其產(chǎn)品包括：前碰撞預(yù)警（FCW）、前方車距監(jiān)測(cè)與預(yù)警系統(tǒng)（HMW）、車道偏離預(yù)警系統(tǒng)（LDW）、行人探測(cè)與防撞系統(tǒng)（PCW）與智能遠(yuǎn)光燈控制系統(tǒng)（IHC）等。

　　公司的車道偏離預(yù)警系統(tǒng)使用單眼圖形處理器來確定道路的車道標(biāo)志線，測(cè)量車輛相對(duì)于標(biāo)志線的位置。它的特點(diǎn)是能檢測(cè)各類標(biāo)志線（實(shí)線的，虛線的，箱式的和貓眼的）。在沒有標(biāo)志線的場(chǎng)合，系統(tǒng)則利用道路邊界線來確定位置。系統(tǒng)擬合橫向距離、斜率和曲率三個(gè)道路模型參數(shù)，以提高報(bào)警可靠性。該系統(tǒng)還可以在雨天和夜晚下工作。

　　在詳細(xì)談Mobileye產(chǎn)品和技術(shù)之前，我們還得給大家說一下ADAS的具體工作方式：

　　ADAS是由多達(dá)9個(gè)，包括盲點(diǎn)偵測(cè)系統(tǒng)、支持型停車輔助系統(tǒng)、后方碰撞警示系統(tǒng)、偏離車道警示系統(tǒng)、緩解撞擊煞車系統(tǒng)、適路性車燈系統(tǒng)、夜視系統(tǒng)、主動(dòng)車距控制巡航系統(tǒng)、碰撞預(yù)防系統(tǒng)、停車輔助系統(tǒng)，甚至更多功能的系統(tǒng)組成，每個(gè)系統(tǒng)主要包含3個(gè)程序：

　?。?）資訊的搜集，不同的系統(tǒng)需藉由不同類型的車用感測(cè)器，包含毫米波雷達(dá)、超聲波雷達(dá)、紅外雷達(dá)、雷射雷達(dá)、CCD CMOS影像感測(cè)器及輪速感測(cè)器等來收集整車的工作狀態(tài)及其參數(shù)變化情形，并將不斷變化的機(jī)械運(yùn)動(dòng)變成電參數(shù)（電壓、電阻及電流），舉例來說，車道偏離警告系統(tǒng)使用CMOS影像感測(cè)器、夜視系統(tǒng)則使用紅外線感測(cè)器、適應(yīng)性定速控制通常使用雷達(dá)、停車輔助系統(tǒng)則會(huì)使用超聲波等；

　?。?）電子控制單元（ ECU ），功能在將感測(cè)器所收集到的資訊進(jìn)行分析處理，然后再向控制的裝置輸出控制訊號(hào)；

　?。?）執(zhí)行器，依據(jù)ECU輸出的訊號(hào)，讓汽車完成動(dòng)作執(zhí)行。

　　機(jī)器視覺技術(shù)近年來高速發(fā)展，大多數(shù)商家企圖通過提高攝像頭的視力或者增加雷達(dá)來增強(qiáng)設(shè)備檢測(cè)物體的能力。而Mobileye另辟蹊徑，運(yùn)用單攝像頭附帶傳感器和特有算法，將物體探測(cè)任務(wù)在單一硬件平臺(tái)上執(zhí)行。這使得設(shè)備安裝程序大為簡(jiǎn)化，成本也大大降低，從而受到各大車企的青睞。

　　簡(jiǎn)單的說，Mobileye僅用了一個(gè)攝像頭就滿足了汽車安全駕駛系統(tǒng)的全部要求。在保障駕駛員和行人安全方面，Mobileye有六大關(guān)鍵技術(shù)：

　　前碰撞預(yù)警（Front Collision Warning，F(xiàn)CW）：FCW在系統(tǒng)開啟時(shí)處于運(yùn)作狀態(tài)， 車速在0-200km/h時(shí)起效，與前方車輛發(fā)生碰撞前2.7秒以內(nèi)發(fā)出警報(bào)。

　　行人探測(cè)與防撞警示 （Pedestrian Collision Warning，PCW）：PCW在速度為1km/h至50km/h時(shí)處于運(yùn)作狀態(tài)，當(dāng)可能與前方行人發(fā)生碰撞時(shí)發(fā)出警報(bào)。

　　車道偏離預(yù)警 （LDW，Lane Departure Warning）：LDW在速度高于55km/h時(shí)處于激活狀態(tài)，當(dāng)駕駛員無意中偏離車道時(shí)發(fā)出警報(bào)。如果在換道時(shí)使用方向燈，則不發(fā)出警報(bào)。

　　車道保持與危險(xiǎn)預(yù)警（Vehicle Distance Monitoring Warning，HMW）：HMW以秒為單位測(cè)量與前方車輛的車距。如果正在接近設(shè)定車距，則發(fā)出危險(xiǎn)警報(bào)。

　　前碰撞警告（Urban Forward Collision Warning，UFCW）：當(dāng)物體與前保險(xiǎn)桿距離小于1.6到2.0米時(shí)（可由駕駛員自行調(diào)整安全車距），則系統(tǒng)對(duì)于即將發(fā)生的危險(xiǎn)發(fā)出警報(bào)；UFCW在1-30km/h時(shí)處于運(yùn)作狀態(tài)。

　　智能遠(yuǎn)光燈控制（Intelligent High Beam Control，IHC）：黑暗的道路上，在附近沒有車輛的情況下可對(duì)車輛的前大燈進(jìn)行控制，將其由近光燈自動(dòng)切換成遠(yuǎn)光燈。

　　可口可樂歐洲集團(tuán)的配送車自從安裝Mobileye的防碰撞報(bào)警系統(tǒng)后，駕駛員的駕駛水平顯著提高。美國某運(yùn)輸公司驗(yàn)證并比較了是否安裝Mobileye系統(tǒng)對(duì)于交通事故成本的影響。結(jié)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。

　　Mobileye獨(dú)步全球的技術(shù)，迅速占領(lǐng)了汽車安全駕駛系統(tǒng)全球70%以上的市場(chǎng)份額。

　　獨(dú)享智能汽車概念紅利

　　Mobileye的技術(shù)給整個(gè)汽車工業(yè)帶來了巨大影響。從2007年開始，駕駛輔助系統(tǒng)芯片EyeQ芯片被安裝到汽車中，到2012年EyeQ芯片全球部署規(guī)模突破100萬。截至目前，全球有330萬輛汽車安裝了EyeQ芯片。

　　汽車廠商在某個(gè)型號(hào)里加入這樣的駕駛輔助系統(tǒng)所需要的周期非常長，從初步溝通、到評(píng)估、到整合開發(fā)、到加入生產(chǎn)線、到正式的生產(chǎn)線升級(jí)到批量生產(chǎn)每個(gè)都需要 1-2 年，總計(jì)要 6 年以上的時(shí)間。而且每個(gè)型號(hào)一旦投產(chǎn)，生產(chǎn)周期都有 5 年之久。到 2016 年，預(yù)計(jì)會(huì)有 237 個(gè)車型采用 Mobileye 的技術(shù)，這些車型都經(jīng)過了之前的這些環(huán)節(jié)。任何競(jìng)爭(zhēng)對(duì)手要想挑戰(zhàn) Mobileye，至少也需要經(jīng)歷同樣長的周期。如此之長的適配周期構(gòu)成了第一道門檻；同時(shí)，已經(jīng)在列入發(fā)展計(jì)劃的這些車型，也為 Mobileye 未來幾年的收入提供了很高的可預(yù)測(cè)性。

　　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(huán)境、不同氣候、不同道路狀況橫跨 43個(gè) 國家的駕駛場(chǎng)景。正是基于這些數(shù)據(jù)，Mobileye 才能開發(fā)出它領(lǐng)先的核心算法。任何競(jìng)爭(zhēng)廠商如果想要實(shí)現(xiàn)類似的準(zhǔn)確度，也需要同樣數(shù)量級(jí)別的數(shù)據(jù)積累。第一，這對(duì)于后來者是個(gè)巨大的挑戰(zhàn)；第二，在這個(gè)過程中，Mobileye 早已在基于更大的數(shù)據(jù)量開發(fā)下一步的創(chuàng)新應(yīng)用了。

　　到2014年底，將有18個(gè)汽車品牌160種車型使用Mobileye駕駛輔助系統(tǒng)，到2016年，使用Mobileye系統(tǒng)的汽車品牌將增加到20個(gè)約237款車型。目前Mobileye的OEM合作伙伴包括寶馬、沃爾沃、福特、通用、本田、特斯拉等。通過與這些行業(yè)巨頭合作，Mobileye在2012年、

　　2013年銷量連續(xù)兩年增長超過120%。

　　領(lǐng)先的技術(shù)優(yōu)勢(shì)

　　Moblileye 主要由 3 個(gè)部分組成：攝像頭組件（包含攝像頭，揚(yáng)聲器，主控芯片），EyeWatch（顯示器）和 OBD 接線盒。Mobileye 的攝像頭，是全套系統(tǒng)設(shè)計(jì)中最厲害的部分，他們使用專門定制的 EyeQ 視覺處理芯片，再加上十多年來的程序積累，僅憑單攝像頭就實(shí)現(xiàn)了非常全面的輔助駕駛功能 。

　　算法和硬件要兼顧

　　算法和硬件是 ADAS 系統(tǒng)的核心，也是 Mobileye 的核心競(jìng)爭(zhēng)力所在，可以分為下面幾點(diǎn)來講：

　　首先是對(duì)對(duì)攝錄圖像的關(guān)鍵目標(biāo)物進(jìn)行實(shí)時(shí)有效的識(shí)別。路上會(huì)出現(xiàn)千奇百怪的東西，比如地上一個(gè)塑料袋，并不會(huì)影響駕駛，但對(duì)于機(jī)器來說，卻很難分辨塑料袋和石頭的區(qū)別。這直接決定了機(jī)器進(jìn)行什么樣的決策。

　　其次是計(jì)算足夠且精準(zhǔn)的避免碰撞時(shí)間 TTC（TIme To Collision），這是非常影響用戶體驗(yàn)的一個(gè)標(biāo)準(zhǔn)。報(bào)的時(shí)間早了，會(huì)讓用戶覺得「瞎報(bào)」，報(bào)的晚了，就起不到預(yù)防的作用了。目前 Mobileye 的后裝產(chǎn)品 TTC 設(shè)定在 2.7 秒，用過的人評(píng)價(jià)是「恰到好處」。

　　但要做出精確的 TTC 預(yù)估，就要獲得準(zhǔn)確的絕對(duì)速度，以及相對(duì)于其他車輛的相對(duì)速度。并考慮道路曲率，坡度，行進(jìn)軌跡等綜合因素。

　　第三就是「車距監(jiān)控」和「防前碰撞」的區(qū)別，目前很多 ADAS 產(chǎn)品把兩者混為一談。比如，你和前車都以 100km/h 的速度行進(jìn)，但車距只有 10 米，這個(gè)時(shí)候防前碰撞不會(huì)報(bào)警，而車距監(jiān)控會(huì)報(bào)警，這是兩者最為不同的一點(diǎn)。

　　Mobileye認(rèn)為，既然是車載硬件，那么就要考慮功耗、尺寸和成本。在 1999 年，Mobileye 的產(chǎn)品處于實(shí)驗(yàn)室階段時(shí)，整套系統(tǒng)跟一臺(tái)服務(wù)器差不多大，功耗很高，無法滿足車載需求。所以后來他們只能自己做芯片，但弊端很明顯，就是剛開始成本很高。

　　其次是要持續(xù)不斷的把新功能在同一平臺(tái)上的集成，提供最大性價(jià)比方案。在十幾年的時(shí)間中，Mobileye 不斷更新迭代產(chǎn)品功能，所需硬件性能也變得苛刻起來。他們的 EyeQ 系列芯片已經(jīng)有了三代，第三代產(chǎn)品比第一代產(chǎn)品性能提升了 48 倍。他們現(xiàn)在做的三目攝像頭的方案，但是在實(shí)驗(yàn)階段只能用三顆 EyeQ3 芯片來跑算法。他們正在研發(fā)的 EyeQ4 芯片，則可以同時(shí)處理三路攝像頭數(shù)據(jù)。

　　第三，鏡頭的角度、有效識(shí)別距離、分辨率三者之間是互相矛盾的。比如 ADAS 系統(tǒng)對(duì)攝像頭的要求是縱深方向的視野要好、低像素、高感光度。而蘇淑萍也特別提到，ADAS 是和行車記錄儀沖突的。因?yàn)樾熊囉涗泝x要求大廣角，像素要高得多（即使只有 200 萬像素）

　　最后，就是對(duì)硬件最基本的可靠性、魯棒性的要求了。作為前裝產(chǎn)品，還要滿足主機(jī)廠苛刻的技術(shù)和質(zhì)量要求。

　　Mobileye 的 FCW（Forward Collision Warning）現(xiàn)在的算法識(shí)別精準(zhǔn)度，已經(jīng)到達(dá) 99.99%。對(duì)于 ADAS 行業(yè)來說，這是其他產(chǎn)品很難企及的高度，因?yàn)榧词故?99.9%和 99.99%也是兩個(gè)概念。

　　最早進(jìn)入 ADAS 行業(yè)的 Mobileye，已經(jīng)和超過 20 家 OEM 合作，覆蓋到了 237 個(gè)車型。而對(duì)于起步才兩三年的 ADAS 團(tuán)隊(duì)來說，紛紛選擇避開與 Mobileye 的直接競(jìng)爭(zhēng)，他們選擇切入某一細(xì)分領(lǐng)域或低端市場(chǎng)，也算是一個(gè)明智的辦法。

　　介紹一下EyeQ 視覺處理芯片

　　EyeQ 視覺處理芯片是由Mobileye和ST（意法半導(dǎo)體，全球最大的半導(dǎo)體公司之一）共同研發(fā)的。2015年，Mobileye發(fā)布第四代ADAS視覺處理器EyeQ4，相關(guān)產(chǎn)品將從2018年開始應(yīng)用在新下線車型中。

　　值得一提的是由TRW生產(chǎn)的、采用EyeQ處理器的S-CAM系列攝像頭。TRW，天合汽車集團(tuán)（TRW AutomoTIve Holdings Corp.）是全球領(lǐng)先的汽車安全系統(tǒng)供應(yīng)商，汽車安全系統(tǒng)的先驅(qū)和領(lǐng)導(dǎo)者，世界十大汽車零部件供應(yīng)商之一。

　　S-Cam2系列已經(jīng)為TRW贏得了豐碩的業(yè)務(wù)份額，而S-CAM 3（采用EyeQ 3）的處理能力是2代的6倍。S-CAM 3在2013年法蘭克福車展上首次展出，它還提供了更廣闊的垂直水平視野（從上一代的水平42°、垂直27°提升至水平52°、垂直39°）和成像清晰度（752x480提升到1280x960）。2014年10月，TRW發(fā)布最新一代車載攝像系統(tǒng) S-Cam4 系列，新一代單鏡頭攝像頭預(yù)計(jì)在2018年投產(chǎn)。

　　去年該公司發(fā)布了最新的第四代系統(tǒng)芯片EyeQ4。憑借超過15年設(shè)計(jì)研發(fā)計(jì)算機(jī)視覺特種芯片的專業(yè)知識(shí)，EyeQ4芯片采用了14個(gè)計(jì)算核心，其中10個(gè)為特制矢量加速器，大幅提升了視覺處理和數(shù)據(jù)解讀的性能。

　　EyeQ4

　　EyeQ4系列產(chǎn)品已近得到一家全球知名的歐洲汽車制造商青睞，相關(guān)產(chǎn)品將從2018年開始應(yīng)用在新下線車型中。EyeQ4芯片是可擴(kuò)展攝像機(jī)系統(tǒng)的重要組成部分，不僅會(huì)出現(xiàn)在碰撞避免系統(tǒng)中用于單目鏡影像處理，來滿足歐洲新車評(píng)估測(cè)試（NCAP）、美國國家公路安全局（NHSTA）以及其他地區(qū)規(guī)章要求，還將使用在三焦距攝像機(jī)結(jié)構(gòu)中用于實(shí)現(xiàn)一些高端客戶需求，例如半自動(dòng)駕駛功能。EyeQ4芯片能夠與雷達(dá)傳感器和掃描光束鐳射完美兼容，為用戶帶來更先進(jìn)的服務(wù)體驗(yàn)。

　　Mobileye的相關(guān)人士透露，這款新產(chǎn)品可以為未來的自動(dòng)駕駛提供強(qiáng)力的支持，他們認(rèn)為以攝像頭為核心部件構(gòu)建自動(dòng)駕駛系統(tǒng)是一種非常有實(shí)用價(jià)值的解決方案，因?yàn)閿z像頭不但能夠提供最為豐富的信息資源，而且消耗成本也是最低的。

　　而為了讓自動(dòng)駕駛汽車上應(yīng)用的高級(jí)功能早日成為普通百姓可以消費(fèi)得起的產(chǎn)品，就要求基本處理器單元能夠同時(shí)加工多個(gè)攝像頭的影像信息，并且可以精確提取每個(gè)攝像頭蘊(yùn)含的最重要數(shù)據(jù)，比如周邊各類不同物體和行車道的位置以及可利用的行車路經(jīng)信息。第一代芯片產(chǎn)品EyeQ1從2004年開始研發(fā)，現(xiàn)在已經(jīng)是第四代EyeQ4芯片，Mobileye公司從中積累了大量有關(guān)計(jì)算機(jī)視覺處理的先進(jìn)知識(shí)和寶貴經(jīng)驗(yàn)，并有效優(yōu)化了芯片結(jié)構(gòu)，在車輛上僅需要消耗2到3瓦的能量，就可以完成高強(qiáng)度密集運(yùn)算處理。

　　除了硬件意外，Mobileye還 有兩大優(yōu)勢(shì)，讓包括Bosch、ConTInental 等ADAS 競(jìng)爭(zhēng)對(duì)手望塵莫及。