自動駕駛汽車傳感器神祕面紗

當前,自動駕駛發展駛入快車道,各大車企、零部件供應商、互聯網公司都在紛紛佈局。但隨著自動駕駛邁出的步伐越大,所面臨的安全性挑戰也越大,尤其是近期不斷髮生的自動駕駛車輛事故將安全性問題再次推向風口浪尖。安全是自動駕駛最核心的問題,其中,作為自動駕駛車輛的“眼睛”——傳感器尤為重要。

全新奧迪A8的傳感器佈局

自動駕駛車輛想要在路上安全行駛,首要的是能夠準確感知周圍環境,如車輛、行人、交通標識等,需要搭載多種傳感器,包括攝像頭、毫米波雷達、LiDAR(激光雷達)等。

不同傳感器的原理和功能各不相同,能在不同場景中發揮各自優勢,目前難以相互替代。

自動駕駛汽車傳感器神秘面紗

不同傳感器的功能比較

攝像頭:應用場景非常豐富

攝像頭為汽車加上“眼睛”,可以採集車輛周圍圖像信息,然後經過計算機的算法分析,實現眾多預警類、識別類的功能,如疲勞駕駛預警、行人警示、車道保持、交通標誌識別、交通信號燈識別等,目前在汽車高級輔助駕駛(ADAS)市場已被規模使用。汽車攝像頭可分為單目、雙目及多目,安裝位置有前視、後視、側視、環視,針對不同的應用場景,可組合應用。

自動駕駛汽車傳感器神秘面紗

相對於其它傳感器,攝像頭的應用領域廣泛,技術十分成熟,價格相對低廉。面向未來的自動駕駛,攝像頭也是不可或缺的存在,博世、大陸等零部件供應商都在積極研發新一代攝像頭技術,使其感知能力更穩、準、快。

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毫米波雷達:國產化加速進程

毫米波雷達是利用波長1~10mm,頻率30GHz~300GHz之間的電磁波,通過測量回波的時間差算出距離,具備全天時全天候以及探測距離遠的優勢。目前市場上主流的車載毫米波雷達頻段為24GHz(用於短中距離雷達,15~30m)和77GHz(用於長距離雷達,100~200m)。相比於24GHz產品,77GHz產品在性能和體積上都更具優勢,其距離分辨率更高,體積也小了1/3。

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近些年,隨著毫米波雷達技術水平的提升和成本的下降,也開始應用於ADAS,併成為自動駕駛所需的傳感器。同時,作為市場前景相對明朗的新興產品領域,毫米波雷達在國內方興未艾,據不完全統計,超過100多家公司或團隊在做汽車毫米波雷達方面的研發,整個行業蓬勃發展,國內企業如華域、加特蘭微電子等已經相繼突破了毫米波雷達產品的研發。

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激光雷達:自動駕駛最核心傳感器

車載激光雷達又稱車載三維激光掃描儀,採用光飛行時間法(TOF),通過發射和接收返回的激光束,分析激光遇到目標後的折返時間,計算出目標與車的距離。通過這種方法,蒐集目標表面大量的密集點的三維座標、反射率等信息,能快速復建出目標的三維模型及各種圖件數據,建立三維點雲圖,繪製出環境地圖,以達到環境感知的目的。目前市場上比較常見的有8線、16線和32線激光雷達,還有少量64線產品。激光雷達線束越多,測量精度越高,安全性也越高,但是成本也越高。

自動駕駛汽車傳感器神秘面紗

激光雷達是自動駕駛不可或缺的核心技術,各個車企也都看好激光雷達在無人駕駛汽車的應用前景。但其仍面臨著成本高、量產難的問題。目前,法雷奧SCALA激光掃描儀是市場上首款也是唯一一款量產的車規級激光雷達。此外,激光雷達的龍頭企業還有Waymo、Velodyne等,雖然其產品仍大多應用在自動駕駛測試車輛上,但更多供應商的加入勢必會推動激光雷達解決方案的落地,以及成本的降低。

自動駕駛汽車傳感器神秘面紗

未來,隨著自動駕駛層級的不斷上升,車輛搭載的傳感器類別和數量勢必會越來越多。那麼,傳感器的發展趨勢又將何去何從呢?

自動駕駛中傳感器應用變化趨勢

洞察:多傳感器融合成為未來方向

觀察主要車企的自動駕駛平臺,不難發現,隨著自動駕駛層級的增加,傳感器應用越來越多,系統越來越複雜,多傳感器融合的趨勢將驅動高效的集成化架構。同時,不同傳感器技術會在博弈平衡中齊頭並進,但並不排除單種傳感器將主導市場。

主要車企的自動駕駛平臺

自動駕駛汽車傳感器神秘面紗

無論是以攝像頭為主的計算機視覺方案,還是激光雷達,目前尚未擁有獨當一面的能力,且信息冗餘更有利於安全,因而多傳感器融合成為自動駕駛產業共識。在此基礎上,自動駕駛所需的傳感器部件將進一步向輕量化(包括產品重量及傳感器數量)、低成本方向發展。


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