【導讀】信息感知是實(shí)現自動(dòng)駕駛算法的基礎和源泉。對周?chē)h(huán)境做出全面地識別和判斷是保證智能汽車(chē)安全行駛的前提條件。目前，攝像頭、毫米波雷達、超聲波雷達和激光雷達都是自動(dòng)駕駛領(lǐng)域常用的傳感器。傳感器技術(shù)的發(fā)展和進(jìn)步，對于車(chē)輛在復雜駕駛環(huán)境中感知能力的提升至關(guān)重要。
要點(diǎn)
信息感知是實(shí)現自動(dòng)駕駛算法的基礎和源泉。對周?chē)h(huán)境做出全面地識別和判斷是保證智能汽車(chē)安全行駛的前提條件。目前，攝像頭、毫米波雷達、超聲波雷達和激光雷達都是自動(dòng)駕駛領(lǐng)域常用的傳感器。傳感器技術(shù)的發(fā)展和進(jìn)步，對于車(chē)輛在復雜駕駛環(huán)境中感知能力的提升至關(guān)重要。
攝像頭
攝像頭是當今智能汽車(chē)最不可或缺的傳感器。它的分辨率高，通過(guò)深度神經(jīng)網(wǎng)絡(luò )學(xué)習進(jìn)行模型標定、目標跟蹤和障礙物識別，可用于車(chē)外的道路環(huán)境感知和車(chē)內駕駛員和乘客的監控。汽車(chē)制造商們廣泛使用視覺(jué)感知方案來(lái)實(shí)現Level 2及以上的輔助駕駛功能，如前方碰撞警告（FCW）、車(chē)道偏離警告（LDW）、自適應巡航控制（ACC）和自主緊急制動(dòng)（AEB）等。近些年，ADAS（高級輔助駕駛）裝機率的提高帶動(dòng)了單車(chē)搭載的攝像頭的數目不斷增加。例如，特斯拉為其自動(dòng)駕駛硬件系統配備了8個(gè)攝像頭，蔚來(lái)的ET7安裝了11個(gè)攝像頭之多。2019年，全球每部汽車(chē)安裝的攝像頭數目平均只有2.2個(gè)，但Omdia預計到2026年這個(gè)數字將翻倍。
隨著(zhù)攝像頭使用數量的增加，對攝像頭性能的要求也在提高。采用更分辨率的攝像頭是市場(chǎng)的趨勢，例如蔚來(lái)et7智能駕駛搭載11個(gè)800萬(wàn)像素攝像頭。在高對比度的場(chǎng)景中，攝像頭傳感器芯片需要更高的動(dòng)態(tài)范圍來(lái)捕捉優(yōu)質(zhì)的圖像。具有較高幀率的車(chē)載攝像頭能提供更流暢的視頻畫(huà)面。傳感器芯片的全局快門(mén)技術(shù)有助于避免高速運動(dòng)中圖像的 "果凍效應"。此外，汽車(chē)攝像頭有一些獨特的要求，如LED閃爍抑制技術(shù)，以確保汽車(chē)能正確識別LED信號。隨著(zhù)自動(dòng)駕駛技術(shù)的不斷深入，車(chē)載攝像頭還需要對環(huán)境的深度信息進(jìn)行感測。例如駕駛員疲勞監測功能，以及通過(guò)人臉識別確定駕駛員身份等功能。因此3D感測技術(shù)如ToF等方案將越來(lái)越受到市場(chǎng)的關(guān)注。
毫米波雷達
毫米波雷達是一種利用毫米波來(lái)探測障礙物距離的設備。按照探測距離來(lái)分，毫米波雷達可以分為短程雷達（SRR），中程雷達（MRR）以及遠程雷達（LRR）。隨著(zhù)自動(dòng)駕駛水平的不斷提高，毫米波雷達因其成本優(yōu)勢和穩定的工作性能，將被廣泛應用于Level 2及以上自動(dòng)駕駛車(chē)輛。它可以全天候工作，是攝像頭的必要補充。
毫米波雷達正朝著(zhù)體積更小、精度更高、探測距離更遠的方向發(fā)展。由于法規對自動(dòng)駕駛的安全性要求不斷提高，24GHz毫米波雷達將逐漸被77GHz的產(chǎn)品取代，因為更高的頻率意味著(zhù)更高的性能、更寬的帶寬和更好的分辨率。
Omdia預計在Level 3及以上的自動(dòng)駕駛系統中將平均配備5~8個(gè)毫米波雷達，以實(shí)現盲點(diǎn)檢測（BSD）、變道輔助（LCA）和后方碰撞警告（RCA）等功能。
超聲波雷達
超聲波是傳統汽車(chē)最常用的傳感器之一。它是一種利用發(fā)射、接收和處理超聲波信號并獲得目標的距離和位置等信息的裝置。超聲波傳感器在惡劣的天氣條件下，如霧、雨、雪和弱光條件下表現良好，而且價(jià)格相對便宜。因此，它被廣泛用于倒車(chē)雷達和自動(dòng)泊車(chē)系統。
超聲波雷達的缺點(diǎn)包括反應時(shí)間長(cháng)，視野有限，精度較低。此外，超聲波傳感器很難探測到小型、快速移動(dòng)的物體或多個(gè)物體。Omdia認為從長(cháng)遠來(lái)看，在較高級自動(dòng)駕駛汽車(chē)中，部分車(chē)用超聲波雷達將被性能更好的毫米波雷達取代。
激光雷達
激光雷達是一種發(fā)射激光束并接收回波以獲得目標的三維和速度信息的系統。激光雷達跟攝像頭相比探測距離更遠，跟毫米波雷達相比對靜態(tài)目標的識別更準確，因此被認為是Level 3及以上自動(dòng)駕駛系統最重要的傳感器。然而，激光雷達在大雨或大霧天氣中可能會(huì )失效。另外，由于其成本較高，現階段配備激光雷達的車(chē)輛仍將以高端車(chē)型為主。
從技術(shù)趨勢來(lái)看，目前半固態(tài)式激光雷達解決方案的成熟度較高，易于通過(guò)車(chē)輛法規，因此成為市場(chǎng)主流選擇。未來(lái)激光雷達將朝著(zhù)小型化、高分辨率（64通道、128通道，甚至200通道等）和低成本的固態(tài)式解決方案發(fā)展。此外，將激光雷達集成到單個(gè)芯片的方案將成為長(cháng)期的技術(shù)研發(fā)方向。
一直以來(lái)，特斯拉憑借其算法優(yōu)勢和數據儲備推崇“純視覺(jué)”感知方案，不使用激光雷達。但其最新的自動(dòng)駕駛硬件HW4.0中加入了4D毫米波雷達。4D毫米波雷達能夠實(shí)現四個(gè)維度（3D+高度）的信息感知，且成本低于激光雷達，未來(lái)有望代替短距激光雷達，助力高階自動(dòng)駕駛的進(jìn)一步滲透。
由于每種類(lèi)型的傳感器都有其局限性，無(wú)法提供車(chē)輛周?chē)h(huán)境的全部信息，因此對傳感器融合技術(shù)的需求日益增加。傳感器融合技術(shù)是指將各種傳感器（如毫米波雷達、攝像頭、激光雷達或超聲波雷達等）獲取的信息融合起來(lái)，綜合分析做決策，以便得到一個(gè)更為完整可靠的環(huán)境描述，從而提升自動(dòng)駕駛決策的信心度。
Omdia認為，在未來(lái)幾十年里，隨著(zhù)智能汽車(chē)取代傳統燃油車(chē)的進(jìn)程加快，對各種類(lèi)型傳感器的需求將進(jìn)一步放大。而自動(dòng)駕駛的推進(jìn)也將促進(jìn)傳感器技術(shù)持續創(chuàng )新，推動(dòng)傳感器性能達到更高的水平。
（來(lái)源：Omdia）
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