ADAS寡頭 Mobileye是怎樣煉成的

06-18

　　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），也就是先進駕駛輔助系統，是近年來車廠積極發展的智能汽車技術之一，是為了將來可以達到無人駕駛智慧車輛境界的技術進階過程。ADAS的主要功能並不是控制汽車，而是為駕駛人提供車輛的工作情形與車外環境變化等相關資訊進行分析，且預先警告可能發生的危險狀況，讓駕駛人提早採取因應措施，避免交通意外發生。

　　Mobileye就是一個提供這類產品的公司。

　　Mobileye由以色列希伯來大學的Amnon Shashua教授和Ziv Aviram於1999年創立。自創立之日起，Mobileye便將其公司使命定為開發和推廣一個視覺系統，以協助駕駛員在駕駛過程中保障乘客安全和減少交通事故。在以色列建有研發中心，在美國、塞普勒斯、中國、德國和日本設有分支機構。

　　Mobileye的創辦人之一Amnon Shashua教授，是電腦人工智慧的國際權威，專研開發電腦視覺（Computer Vision），即是如何讓電腦從影象中，讀懂有用的東西術。

　　Amnon Shashua教授

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

　　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。時間來到 2013 年 10 月，Mobileye 賣出了第 100 萬台產品。從 2013 年 10 月到今年 1 月，他們賣出了 900 萬台產品，累計銷量達到 1000 萬台。其中前裝產品占 80%，後裝產品占 20%。

　　目前 Mobileye 的全球員工達到了 500 多人，研發人員佔三四百人。

　　Mobileye 的厲害之處

　　Mobileye有多厲害，先給大家看個數據，據公司網站的資料顯示：包括奧迪、寶馬、雪鐵龍、福特、通用、本田、現代、捷豹、陸虎、尼桑、歐寶、雷諾、豐田和沃爾沃等在內汽車品牌都和Mobileye有合作關係。Mobileye擁有太多的優勢。比如計算機圖片的標註歷史數據，演算法的積累，甚至自己研發了自己的晶元。當然晶元有歷史的背景。這些經驗並不是其他公司短時間可以超越的。

　　據介紹，Mobileye公司目前的產品主要是一款基於攝像頭的高級駕駛輔助系統（ADAS），其產品包括：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）與智能遠光燈控制系統（IHC）等。

　　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下工作。

　　在詳細談Mobileye產品和技術之前，我們還得給大家說一下ADAS的具體工作方式：

　　ADAS是由多達9個，包括盲點偵測系統、支持型停車輔助系統、後方碰撞警示系統、偏離車道警示系統、緩解撞擊煞車系統、適路性車燈系統、夜視系統、主動車距控制巡航系統、碰撞預防系統、停車輔助系統，甚至更多功能的系統組成，每個系統主要包含3個程序：

　　（1）資訊的搜集，不同的系統需藉由不同類型的車用感測器，包含毫米波雷達、超聲波雷達、紅外雷達、雷射雷達、CCD CMOS影像感測器及輪速感測器等來收集整車的工作狀態及其參數變化情形，並將不斷變化的機械運動變成電參數（電壓、電阻及電流），舉例來說，車道偏離警告系統使用CMOS影像感測器、夜視系統則使用紅外線感測器、適應性定速控制通常使用雷達、停車輔助系統則會使用超聲波等；

　　（2）電子控制單元（ ECU ），功能在將感測器所收集到的資訊進行分析處理，然後再向控制的裝置輸出控制訊號；

　　（3）執行器，依據ECU輸出的訊號，讓汽車完成動作執行。

　　機器視覺技術近年來高速發展，大多數商家企圖通過提高攝像頭的視力或者增加雷達來增強設備檢測物體的能力。而Mobileye另闢蹊徑，運用單攝像頭附帶感測器和特有演算法，將物體探測任務在單一硬體平台上執行。這使得設備安裝程序大為簡化，成本也大大降低，從而受到各大車企的青睞。

　　簡單的說，Mobileye僅用了一個攝像頭就滿足了汽車安全駕駛系統的全部要求。在保障駕駛員和行人安全方面，Mobileye有六大關鍵技術：

　　前碰撞預警（Front Collision Warning，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。

　　行人探測與防撞警示（Pedestrian Collision Warning，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。

　　車道偏離預警（LDW，Lane Departure Warning）：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。

　　車道保持與危險預警（Vehicle Distance Monitoring Warning，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。

　　前碰撞警告（Urban Forward Collision Warning，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。

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

　　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。

　　Mobileye獨步全球的技術，迅速佔領了汽車安全駕駛系統全球70%以上的市場份額。

　　獨享智能汽車概念紅利

　　Mobileye的技術給整個汽車工業帶來了巨大影響。從2007年開始，駕駛輔助系統晶元EyeQ晶元被安裝到汽車中，到2012年EyeQ晶元全球部署規模突破100萬。截至目前，全球有330萬輛汽車安裝了EyeQ晶元。

　　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周期非常長，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，生產周期都有 5 年之久。到 2016 年，預計會有 237 個車型採用 Mobileye 的技術，這些車型都經過了之前的這些環節。任何競爭對手要想挑戰 Mobileye，至少也需要經歷同樣長的周期。如此之長的適配周期構成了第一道門檻；同時，已經在列入發展計劃的這些車型，也為 Mobileye 未來幾年的收入提供了很高的可預測性。

　　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演算法。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。

　　到2014年底，將有18個汽車品牌160種車型使用Mobileye駕駛輔助系統，到2016年，使用Mobileye系統的汽車品牌將增加到20個約237款車型。目前Mobileye的OEM合作夥伴包括寶馬、沃爾沃、福特、通用、本田、特斯拉等。通過與這些行業巨頭合作，Mobileye在2012年、

　　2013年銷量連續兩年增長超過120%。

　　領先的技術優勢

　　Moblileye 主要由 3 個部分組成：攝像頭組件（包含攝像頭，揚聲器，主控晶元），EyeWatch（顯示器）和 OBD 接線盒。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 視覺處理晶元，再加上十多年來的程序積累，僅憑單攝像頭就實現了非常全面的輔助駕駛功能。

　　演算法和硬體要兼顧

　　演算法和硬體是 ADAS 系統的核心，也是 Mobileye 的核心競爭力所在，可以分為下面幾點來講：

　　首先是對對攝錄圖像的關鍵目標物進行實時有效的識別。路上會出現千奇百怪的東西，比如地上一個塑料袋，並不會影響駕駛，但對於機器來說，卻很難分辨塑料袋和石頭的區別。這直接決定了機器進行什麼樣的決策。

　　其次是計算足夠且精準的避免碰撞時間 TTC（Time To Collision），這是非常影響用戶體驗的一個標準。報的時間早了，會讓用戶覺得「瞎報」，報的晚了，就起不到預防的作用了。目前 Mobileye 的後裝產品 TTC 設定在 2.7 秒，用過的人評價是「恰到好處」。

　　但要做出精確的 TTC 預估，就要獲得準確的絕對速度，以及相對於其他車輛的相對速度。並考慮道路曲率，坡度，行進軌跡等綜合因素。

　　第三就是「車距監控」和「防前碰撞」的區別，目前很多 ADAS 產品把兩者混為一談。比如，你和前車都以 100km/h 的速度行進，但車距只有 10 米，這個時候防前碰撞不會報警，而車距監控會報警，這是兩者最為不同的一點。

　　Mobileye認為，既然是車載硬體，那麼就要考慮功耗、尺寸和成本。在 1999 年，Mobileye 的產品處於實驗室階段時，整套系統跟一台伺服器差不多大，功耗很高，無法滿足車載需求。所以後來他們只能自己做晶元，但弊端很明顯，就是剛開始成本很高。

　　其次是要持續不斷的把新功能在同一平台上的集成，提供最大性價比方案。在十幾年的時間中，Mobileye 不斷更新迭代產品功能，所需硬體性能也變得苛刻起來。他們的 EyeQ 系列晶元已經有了三代，第三代產品比第一代產品性能提升了 48 倍。他們現在做的三目攝像頭的方案，但是在實驗階段只能用三顆 EyeQ3 晶元來跑演算法。他們正在研發的 EyeQ4 晶元，則可以同時處理三路攝像頭數據。

　　第三，鏡頭的角度、有效識別距離、解析度三者之間是互相矛盾的。比如 ADAS 系統對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 是和行車記錄儀衝突的。因為行車記錄儀要求大廣角，像素要高得多（即使只有 200 萬像素）

　　最後，就是對硬體最基本的可靠性、魯棒性的要求了。作為前裝產品，還要滿足主機廠苛刻的技術和質量要求。

　　Mobileye 的 FCW（Forward Collision Warning）現在的演算法識別精準度，已經到達 99.99%。對於 ADAS 行業來說，這是其他產品很難企及的高度，因為即使是 99.9%和 99.99%也是兩個概念。

　　最早進入 ADAS 行業的 Mobileye，已經和超過 20 家 OEM 合作，覆蓋到了 237 個車型。而對於起步才兩三年的 ADAS 團隊來說，紛紛選擇避開與 Mobileye 的直接競爭，他們選擇切入某一細分領域或低端市場，也算是一個明智的辦法。

　　介紹一下EyeQ 視覺處理晶元

　　EyeQ 視覺處理晶元是由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。2015年，Mobileye發布第四代ADAS視覺處理器EyeQ4，相關產品將從2018年開始應用在新下線車型中。

　　值得一提的是由TRW生產的、採用EyeQ處理器的S-CAM系列攝像頭。TRW，天合汽車集團（TRW Automotive Holdings Corp.）是全球領先的汽車安全系統供應商，汽車安全系統的先驅和領導者，世界十大汽車零部件供應商之一。

　　S-Cam2系列已經為TRW贏得了豐碩的業務份額，而S-CAM 3（採用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發布最新一代車載攝像系統 S-Cam4 系列，新一代單鏡頭攝像頭預計在2018年投產。

　　去年該公司發布了最新的第四代系統晶元EyeQ4。憑藉超過15年設計研發計算機視覺特種晶元的專業知識，EyeQ4晶元採用了14個計算核心，其中10個為特製矢量加速器，大幅提升了視覺處理和數據解讀的性能。

　　EyeQ4

　　EyeQ4系列產品已近得到一家全球知名的歐洲汽車製造商青睞，相關產品將從2018年開始應用在新下線車型中。EyeQ4晶元是可擴展攝像機系統的重要組成部分，不僅會出現在碰撞避免系統中用於單目鏡影像處理，來滿足歐洲新車評估測試（NCAP）、美國國家公路安全局（NHSTA）以及其他地區規章要求，還將使用在三焦距攝像機結構中用於實現一些高端客戶需求，例如半自動駕駛功能。EyeQ4晶元能夠與雷達感測器和掃描光束鐳射完美兼容，為用戶帶來更先進的服務體驗。

　　Mobileye的相關人士透露，這款新產品可以為未來的自動駕駛提供強力的支持，他們認為以攝像頭為核心部件構建自動駕駛系統是一種非常有實用價值的解決方案，因為攝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。

　　而為了讓自動駕駛汽車上應用的高級功能早日成為普通百姓可以消費得起的產品，就要求基本處理器單元能夠同時加工多個攝像頭的影像信息，並且可以精確提取每個攝像頭蘊含的最重要數據，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信息。第一代晶元產品EyeQ1從2004年開始研發，現在已經是第四代EyeQ4晶元，Mobileye公司從中積累了大量有關計算機視覺處理的先進知識和寶貴經驗，並有效優化了晶元結構，在車輛上僅需要消耗2到3瓦的能量，就可以完成高強度密集運算處理。

　　除了硬體意外，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OEM 的精確數據。

　　這些都讓Mobileye站在ADAS的頂端。

　　國內ADAS如何突破？

　　跟據財新智庫旗下的研究與商業資訊公司莫尼塔的報告顯示：

　　ADAS本土化的突破在於少數演算法公司。

　　單目ADAS攝像頭可國產，但附加值較低；晶元多由外國廠商提供，國內晶元廠商設計製造能力仍偏弱。少數以ADAS系統研發為主業的演算法類公司相對於Tier1和整車廠演算法積累更長，最有可能實現ADAS的本土化。

　　同時，ADAS和傳統車載視覺產品對軟體技術、硬體要求不同，傳統車載電子公司要切入ADAS市場並不容易。市面上宣稱自己能做輔助駕駛有演算法的公司中，有一些實際只能做行車記錄儀、360°全景泊車等產品，並非真正的ADAS。ADAS技術基礎是計算機視覺，而車載攝像頭類產品並不需要這些技術。我們估計國內團隊如從零開始至少需要3、4年才可能完成初步的技術積累。

　　另一方面，行車記錄儀和單目視覺ADAS對攝像頭的要求是相互矛盾的，因而市面上帶有ADAS功能的行車記錄儀通常只能起到錄像的作用。除非這類公司挖到關鍵團隊，否則很難直接切入ADAS領域。