AR技術,會帶來車載導航的革命嗎?
【編者按】當前5G通訊最能催化爆發的產業,AR技術帶來的應用首當其衝,從2012年穀歌釋出AR眼鏡以來,AR概念火起來,但產業一直不溫不火,主要因為通訊技術的限制,如今5G商用在即,“AR導航”能否率先落地?
本文首發於汽車商業評論,作者錢亞光;由億歐編輯,僅供行業人士參考。
現在開車,人們對導航的依賴越來越嚴重,不認路的時候,要導航來指路,即使認識路,大家也會利用導航來了解路況,避免擁堵。
不過,太依賴導航也不是什麼好事,比如碰到複雜的路口,到底怎麼走?聽導航的,有時會由於訊號遲滯,或路標指示不明而走錯路,看螢幕上的地圖,又怕分神影響安全。總之,現在的導航,無論是車機,還是手機,導航的過程還是不夠人性化,不夠直觀。
於是,“AR導航”這種更好的車載導航解決方案應運而生了。
其實,AR(Augmented Reality,增強現實)技術並不是什麼新技術,早在50年前就已經發明,但一直鮮為人知,直到2012年穀歌釋出AR眼鏡,2015年AR手遊《pokemon go》開始風靡,AR技術才逐漸為人所知。
全球AR公司在2010年後開始大量出現,國內AR公司則起步較晚,從2012年開始出現,在2015年-2016年進入快速上升期。
目前AR技術主要應用於遠端指導、建築模擬、教學、廣告、旅遊、醫療、零售、娛樂和軍事等多個領域,受制於硬體產品和AR基本技術 市場普及度並不高,AR導航則為AR技術在汽車領域的應用開了一個好頭。
在2018年世界大會上,百度展示了基於HUD 的AR 導航功能,高德地圖與阿里巴巴達摩院合作研發了一款AR 車載導航產品,而斑馬網路為Marvel X裝備了AR-driving系統,使之成為了目前市面上第一款帶AR 導航功能的量產車。
其實,這幾家在AR導航上算不上先驅,不過是在中國影響比較大。本田早在2015年就推出了一款概念車,採用AR技術,可以在汽車的前擋風玻璃上載入各種有用的車輛資訊和路況提醒。
寶馬也曾聯合高通推出AR眼鏡,駕駛員除了能在開車時看到導航資料、行駛速度等,通過“透視”功能,能看到被車身遮擋的障礙物、行人和其他機動車。最近寶馬和未來黑科技(Futurus )合作研製增強現實平視顯示器(AR HUD),不久的將來會應用在寶馬車上。
大眾汽車也透露將在I.D.電動車型上搭載AR HUD,並計劃於2020 年投產。其他的零部件供應商,如大陸、偉世通,以及國內外一系列初創企業如WayRay、Navdy、疆程科技、樂駕科技等也都在研發自己的AR導航技術,有的已經有產品上市。
AR導航 PK 傳統導航
地圖導航雖然現在普及率很高,但人們在使用時仍然需要一定的理解成本,尤其一些複雜的岔路口,理解起來需要更長時間,但哪怕只是幾秒,在高速行駛過程中就有可能錯過關鍵路口。
AR導航通過將導航指引資訊在顯示場景中疊加顯示,使人們可以以最直觀的方式理解導航資訊,大幅降低使用者對於傳統電子地圖的讀圖成本。
AR是一種創新的互動方式,也給地圖導航帶來新的思路。
與傳統地圖導航不同的是,車載AR導航首先利用攝像頭將前方道路的真實場景實時捕捉下來,再結合汽車當前定位、地圖導航資訊以及場景AI識別,進行融合計算,然後生成虛擬的導航指引模型,併疊加到真實道路上,從而創建出更貼近駕駛者真實視野的導航畫面,大幅降低了使用者對傳統2D或3D電子地圖的讀圖成本。
高德地圖產品專家姚紅向汽車商業評論介紹,車載AR導航可以在多種駕車場景下指引使用者做關鍵性動作。
比如,它可在道路上直觀地提示使用者何處該轉彎,何處需要提前變道併線,以及在岔路口等複雜路況下做更清晰地方向指引,避免使用者在高速行駛中因決策延誤而導致錯過路口。
此外,車載AR導航還能夠對過往車輛、行人、車道線、紅綠燈位置以及顏色、限速牌等周邊環境,進行智慧的影象識別,從而為駕駛員提供跟車距離預警、壓線預警、紅綠燈監測與提醒、前車啟動提醒、提前變道提醒等一系列駕駛安全輔助,給使用者帶來比傳統地圖導航更加精細、更加安全的服務體驗。
與傳統地圖導航不同的是,AR導航需要影象識別裝置,比如攝像頭等。為了更好與真實場景融合,AR導航需要精確瞭解車輛的姿態、朝向等,因此需要加速度計、陀螺儀等感測器的支援。軟體層面,對導航精度、影象識別的準確度與速度,以及AR演算法靈敏度等也都有很高要求。
通過與車輛自身感測器資料結合,AR導航能夠帶來更精準流暢的使用體驗,在這方面前裝產品更有優勢。但前裝產品通常取決於車輛自身的換代週期,相比之下後裝產品更為靈活。
入門的三大門檻
要實現AR導航,就必須具備三個方面的能力:
第一是車道級導航能力,因為AR導航歸根到底是導航的一種特殊的形式,對使用者而言,最根本的需求還是基於實時路況資訊和交通大資料的精準引導,只有實現了車道級的導航,AR 導航的小箭頭才能準確地鋪設在真實車道上。
第二是影象識別和檢測能力。AR的本質是虛實結合,識別真實路況資料是實現AR功能的基礎,只有對實際場景進行影象識別,分辨出車輛、車道線、紅綠燈等各種道路元素,導航才能進行精準引導。
第三是融合演算法能力,也就是把定位、地圖導航以及道路交通大資料等導航資訊在實景影象上實時渲染,並在對應的車道位置上精準呈現。
由於駕車的場景複雜,行駛速度快,實時性要求高,因此車載的AR導航技術實現難度非常高,對導航精度、影象識別的準確度與速度,以及AR演算法靈敏度等都有極高的要求。
當然,還有一個差異性的技術就是AR導航如何呈現給駕駛員。
一般來說,AR導航的顯示方式有車機螢幕、智慧後視鏡、液晶儀表盤、前風擋HUD等不同位置顯示。從功能實現的角度,智慧後視鏡由於通常內建了攝像頭,因此對外接裝置要求較低,但受限於顯示螢幕尺寸和位置,體驗通常不如其他幾種方式。
液晶儀表盤顯示方式,雖然比智慧後視鏡體驗要好一些,但檢視時還是要將視線下移,離開路面,會有短暫時間在盲開。
相比之下,通過HUD方式顯示的AR導航體驗最為自然,駕駛員在駕駛過程中無需轉移視線,只要改變眼睛的焦點即可直觀瞭解導航引導資訊。這種方式對硬體和軟體層面的要求比較高,但以後肯定會成為AR導航最主流的顯示方式。
對於AR-HUD來說,FOV(視場角)的大小非常關鍵,如果想真正呈現AR的效果,FOV就要達到50度以上,這樣才能覆蓋4條車道的。大幅度提升FOV,意味著HUD的投影面積要更大、亮度需要更高、功耗更低,同時還要控制裝置的體積。
潛力更大的AR-HUD市場
雖然AR導航並不一定能夠完全革掉傳統導航的命,但作為AR導航的主要載體,HUD行業會因為AR技術的引入得到快速發展。AR-HUD對於傳統HUD來說,是從底層的技術方案到應用層的產品體驗的一次徹底革新。
AR技術讓HUD成為ADAS系統的重要組成部分,可以監控道路狀況,並向駕駛員發出預警甚至控制,甚至有可能取代中控螢幕、儀表盤,革新汽車內飾,AR-HUD未來將成為人類生活第四屏。
人們對HUD市場的樂觀,還來自於目前在售車輛HUD的低滲透率。
根據高工智慧產業研究院(GGAI)統計資料顯示,由於此前大多數HUD僅配置於頂配車型,在中國, HUD整體市場滲透率僅為4.17%。將是汽車電子領域增長最迅速的產品。
錫安市場研究公司(Zion Market Research)在報告中預測,2015年至2020年,中國HUD市場的複合年均增長率預計將達到66.7%,到2020年市場規模將達到28.7億美元。
目前,日本精進、德國博世等老牌零部件廠商有著豐富的技術儲備,成熟的供應鏈與生產體系,佔據著主要市場份額。日本精機市佔率幾乎達到全球一半(47%),大陸集團和電裝集團以19%和15%位居二、三位。
需要注意的是,HUD不是標準件,研發HUD的機會成本遠高於其他零部件。
因為不同的車型內部結構不同,需要針對單一車型設計HUD特定的光學結構,難以同時適配於多種車型,因此規模效應差、成本回收週期長,難以滿足巨頭們快速增長的需要,它們在這方面的研發積極性不高。
雖然成像清晰度不斷提升,顯示資訊也越來越豐富,但在HUD的FOV(視場角)、功耗、亮度等核心要素上,這些巨頭並沒有取得重大突破。
這讓國內外很多初創企業看到了逆襲的機會,2015年前後,國內外湧現了一批HUD初創企業,比如前面提到的WayRay、未來黑科技、樂駕科技等,紛紛打出了“在量產車中應用新一代AR-HUD”的旗號,並推出了自己的產品,在一定程度上促進了HUD行業的技術進步。
現在,隨著全球居民消費水平和汽車智慧化程度的提升,消費者對於安全性和智慧性的需求正在不斷上漲,HUD不再是高階車型的標誌,越來越多中低端車型上也開始出現了它的身影,AR-HUD即將作為標配,成為汽車產品的一個重要賣點。
時值技術大潮洶湧而至,衝擊著百年汽車產業隨之變革,培育新動能、改造舊動能亟為迫切,在新一輪科技革命和產業變革中,汽車產業中必將形成推動經濟社會發展新動力,新技術、新產業、新業態、新模式隨之而生。
2019年4月17日,科技出行產業內容服務平臺億歐汽車將主辦“新動能時代 · GIIS 2019第二屆智慧網聯產業創新峰會”,與引領汽車行業發展的風向標企業共迎產業新趨勢,共創美好生活。
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