自動駕駛相關(guān)的三大重要傳感器介紹

自動駕駛車輛想要在路上安全行駛，首要的是能夠準(zhǔn)確感知周圍環(huán)境，如車輛、行人、交通標(biāo)識等，需要搭載多種傳感器，包括攝像頭、毫米波雷達(dá)、LiDAR（激光雷達(dá)）等。不同傳感器的原理和功能各不相同，能在不同場景中發(fā)揮各自優(yōu)勢，目前難以相互替代。

小編在《揭開自動駕駛汽車傳感器的神秘面紗 | 汽車黑科技（一）》中闡釋了不同傳感器的功能、應(yīng)用現(xiàn)狀以及未來趨勢等，本文將在此基礎(chǔ)上進(jìn)一步梳理相關(guān)傳感器代表企業(yè)和其技術(shù)及產(chǎn)品研發(fā)。

1攝 像 頭

博世：第三代前置攝像頭

●?攝像頭功能安全等級提高到ASIL-B

●?運(yùn)用人工智能算法：卷積神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)算法

●?將密集光流檢測和紋理檢測結(jié)合，為未來L4以上的自動駕駛做好準(zhǔn)備

博世目前生產(chǎn)的攝像頭傳感器是按照ADAS等級的需求而設(shè)計，面向未來的自動駕駛，博世正在開發(fā)第三代前置攝像頭。第三代前置攝像頭分為單目和雙目，是具有革命性意義的產(chǎn)品。

首先，像素提高到200萬，同時支持的最大水平視角達(dá)到了正負(fù)50°，在75m范圍內(nèi)都可以通過立體視覺產(chǎn)生視差進(jìn)行空間檢測，技術(shù)核心是攝像頭功能安全等級提高到ASIL-B；其次，應(yīng)用密集光流檢測法，該系統(tǒng)可識別路邊打傘的目標(biāo)人群，能清晰地做好輪廓區(qū)分；同時，運(yùn)用人工智能算法，將卷積神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)算法集成在SOC（服務(wù)器操作中心）上，加強(qiáng)對物體的檢測，區(qū)分路上目標(biāo)哪些是人、哪些是車、哪些是可通行區(qū)域、哪些是道路標(biāo)志線等，即使在復(fù)雜工況下，也可做到高準(zhǔn)確度的檢測；此外，將密集光流檢測和紋理檢測結(jié)合起來，為未來L4以上的自動駕駛做好準(zhǔn)備，最高可支持800萬像素傳感器，以及支持紅綠燈的檢測。

大陸：第五代攝像頭MFC 500

●?加入深度學(xué)習(xí)算法

●?擁有800萬像素和125°廣角

●?具備模塊化、可擴(kuò)展和互連性等特征

大陸集團(tuán)針對智能駕駛推出了第五代攝像頭MFC 500，它在前一代攝像頭技術(shù)上加入深度學(xué)習(xí)算法，從而提高車輛的環(huán)境感知、駕駛路徑規(guī)劃及運(yùn)動控制能力。

MFC 500的深度學(xué)習(xí)方法具有可拓展性，這意味著更多的數(shù)據(jù)、更強(qiáng)的計算能力和更高的性能。據(jù)悉，MFC 500多功能攝像頭將于2020年量產(chǎn)，其分辨率最高可達(dá)800萬像素，并具有125°廣角，可更早地探測到交叉車流中的物體。

此外，MFC 500最重要的特征還有模塊化和互連性，其硬件與軟件能夠通過神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)處理從簡單的物體探測，到快速的復(fù)雜情況分析等一切實現(xiàn)自動化駕駛的任務(wù)。

麥格納：EYERIS?攝像頭技術(shù)

●?提供逼真的360°全景的環(huán)境圖像

●?將集成時間按和開發(fā)成本降到最低

麥格納EYERIS?攝像頭技術(shù)包含多項功能，如拖車輔助、自動泊車、行人檢測和環(huán)視功能。該技術(shù)的一項最新應(yīng)用是一款3D全景環(huán)視系統(tǒng)，用于停車或低速行駛時給駕駛員提供輔助。駕駛員可以通過簡單易用的界面來調(diào)整顯示周圍環(huán)境的視角畫面；當(dāng)在行駛道路上探測到障礙物時，系統(tǒng)將對駕駛員發(fā)出警報。

該系統(tǒng)為駕駛員提供了逼真的360°全景的環(huán)境圖像，并大幅提升了現(xiàn)有的泊車輔助系統(tǒng)所提供的鳥瞰圖質(zhì)量。這項即時可用的創(chuàng)新技術(shù)將集成時間按和開發(fā)成本降到最低，使之成為了汽車制造商的簡單、經(jīng)濟(jì)、高效的選擇。

2毫 米 波 雷 達(dá)

博世：第五代毫米波雷達(dá)

●第五代毫米波雷達(dá)帶寬提高到1.5個G

●?應(yīng)用先進(jìn)的技術(shù)原理進(jìn)行無線電波調(diào)頻，滿足對多復(fù)雜目標(biāo)高準(zhǔn)確性的探測要求

博世計劃在2018年、2019年推出第五代毫米波雷達(dá)，在2021年左右推出至尊型毫米波雷達(dá)，這是為L3高速段以上開發(fā)的雷達(dá)。與第四代對比，第五代毫米波雷達(dá)不僅是帶寬從1個G提高到了1.5個G；同時也大大拓展了雷達(dá)可占用帶寬，實現(xiàn)更高的反射量。第五代毫米波雷達(dá)對于很多目標(biāo)，比如卡車，它的反射點(diǎn)會更多，同時對道路邊界的靜止目標(biāo)將獲得更多反射還原，以實現(xiàn)更準(zhǔn)確的環(huán)境建模。

尤為值得一提的是，博世應(yīng)用了先進(jìn)的技術(shù)原理進(jìn)行無線電波調(diào)頻，可以滿足博世對多復(fù)雜目標(biāo)的高準(zhǔn)確性探測要求；同時，也應(yīng)用了先進(jìn)的天線發(fā)射方式以實現(xiàn)更長的角度和精度。

海拉：77GHz雷達(dá)傳感器

●?RF-CMOS工藝實現(xiàn)緊湊化設(shè)計

●?雷達(dá)傳感器的自我診斷系統(tǒng)，這是實現(xiàn)高度自動駕駛的重要先決條件

早在2005年，海拉就將其第一代24GHz雷達(dá)傳感器投入批量生產(chǎn)，這也是ADAS的重要傳感設(shè)備。同時，海拉正在利用模塊化平臺的方法研發(fā)24GHz雷達(dá)傳感器，這有助于海拉實現(xiàn)將駕駛輔助系統(tǒng)應(yīng)用于大眾市場這一目標(biāo)。

面向未來的自動駕駛，77GHz雷達(dá)技術(shù)將變得越來越重要。海拉的77GHz雷達(dá)傳感器的核心射頻芯片是基于RF-CMOS工藝，其不僅具有射頻收發(fā)模塊，還高度集成了具有連續(xù)數(shù)字信號處理的帶有自診斷的單片微波集成電路。這不僅可以實現(xiàn)緊湊化設(shè)計，為傳感器的安裝提供新的可能，諸如安裝在車身側(cè)面內(nèi)部，以便于傳感器能360°無死角地識別整輛汽車周圍的環(huán)境，從汽車、騎自行車的人到行人，這在自動泊車中尤其重要；同時，雷達(dá)傳感器的自我診斷系統(tǒng)一直監(jiān)控所有功能的運(yùn)行情況，這是實現(xiàn)高度自動駕駛的重要先決條件。

麥格納： ICON RADAR高清雷達(dá)

●?美國軍用技術(shù)血統(tǒng)

●?探測距離超過300m且4D掃描

●?具備頂尖的成像能力和極強(qiáng)的抗干擾能力

麥格納的ICON RADAR采用了美國的軍事技術(shù)，具有環(huán)境探測精準(zhǔn)、探測范圍廣和彈性高的特點(diǎn)，成為了高分辨率汽車?yán)走_(dá)一個新的標(biāo)桿技術(shù)。其探測距離超過300m，能以比人類眨眼快50倍的速度在距離、高度、深度和速度4個維度持續(xù)掃描四維空間環(huán)境，探測并追蹤的物體數(shù)量比同類競品多100多倍，并且能對探測物逐一分類。

同時，ICON RADAR能探測車輛周圍不同的靜態(tài)物體，比如護(hù)欄、路面雜物和減速帶等，并與車輛進(jìn)行信息交互；它還能追蹤大量的移動物體，比如車輛、騎行者、行人和寵物等。

ICON RADAR具備頂尖的成像能力和極強(qiáng)的抗干擾能力，它將數(shù)據(jù)從192個虛擬接收器中融匯并入一個小巧的系統(tǒng)中，使分辨率精度達(dá)到了一個新的高度。

此外， ICON RADAR尺寸緊湊，為汽車外觀的設(shè)計提供了極大的靈活性，易于集成到汽車廠商的自動駕駛系統(tǒng)中，或者是集成在麥格納的MAX4自動駕駛平臺上。

加特蘭：77GHz毫米波雷達(dá)芯片

●?高集成和低成本

●?實現(xiàn)了業(yè)界最小的芯片功耗和芯片尺寸

2017年10月，加特蘭微電子科技量產(chǎn)發(fā)布了業(yè)界首款基于CMOS工藝的77GHz毫米波雷達(dá)射頻前端單芯片Yosemite。該芯片的創(chuàng)新首先在于材料和工藝的突破，帶來最大的兩個優(yōu)勢——高集成和低成本；同時，Yosemite實現(xiàn)了雷達(dá)系統(tǒng)射頻前端的全集成，降低了板級設(shè)計難度，提高了射頻系統(tǒng)的批量穩(wěn)定性和一致性；更重要的是，CMOS半導(dǎo)體工藝帶給芯片巨大的批量成本優(yōu)勢；此外，通過電路設(shè)計的創(chuàng)新，Yosemite芯片的功耗指標(biāo)低至業(yè)界同類產(chǎn)品的1/3~1/2，實現(xiàn)了業(yè)界最小的芯片功耗和芯片尺寸，而這對于下游客戶來講都是實實在在的“好處”。

Yosemite芯片自發(fā)布后，廣受市場歡迎與認(rèn)可。截至目前，已經(jīng)有數(shù)十家客戶測試評估，幫助十多家客戶完成產(chǎn)品開發(fā)，其中包括tier1廠商、雷達(dá)模塊制造商等。終端市場覆蓋乘用車前裝、商用車前裝、商用車后裝等。

3激 光 雷 達(dá)

法雷奧： SCALA激光掃描儀

●?探測距離可達(dá)150m，探測視野達(dá)145°

●?為周圍環(huán)境創(chuàng)建3D地圖，確切探測障礙物

法雷奧SCALA激光掃描儀是目前市場上首款也是唯一一款量產(chǎn)的車規(guī)級激光雷達(dá)，具有價格優(yōu)勢。SCALA能夠探測靜止及移動物體，其探測距離可達(dá)150m，探測視野達(dá)145°，是自動駕駛汽車的核心部件。該技術(shù)通過為周圍環(huán)境創(chuàng)建3D地圖，可以確切探測障礙物，并對車輛進(jìn)行精準(zhǔn)定位，以確保車輛的整體安全。

2018年消費(fèi)電子展（CES）上，法雷奧投資的法國Navya公司推出純電動無人駕駛出租車Autonom Cab，其安裝了7個法雷奧SCALA激光掃描儀。

大陸集團(tuán)：高清三維激光掃描雷達(dá)

●?可捕獲并處理實時三維機(jī)器視覺

●?以高于50次/s的速度生成環(huán)境模型

大陸集團(tuán)正致力于打造下一代環(huán)境模型，其研發(fā)的高清三維激光掃描雷達(dá)能滿足監(jiān)測汽車外圍環(huán)境的嚴(yán)格要求，可捕獲并處理實時三維機(jī)器視覺，不含任何機(jī)械組件。要處理和分析的數(shù)據(jù)量越大，需要的計算能力就越高，因此需要更強(qiáng)大的控制單元來構(gòu)建和管理環(huán)境模型。環(huán)境模型表示各個傳感器和不同應(yīng)用之間的中間軟件層。該層含有數(shù)據(jù)融合和預(yù)期設(shè)入的算法，旨在增強(qiáng)精度和可靠性，擴(kuò)大各個傳感器的視野，充當(dāng)不同功能的抽象層。

大陸集團(tuán)的輔助和自動化駕駛控制單元將用作評估和解釋所采集信息的核心點(diǎn)，以高于50次/s的速度生成環(huán)境模型。高清三維激光掃描雷達(dá)是生成完整的三維環(huán)境模型的核心組件。據(jù)了解，大陸集團(tuán)計劃于2020年開始批量生產(chǎn)此產(chǎn)品。

4傳 感 器 融 合

博世：域控制器

●?搭載自動駕駛L2、L3需用的中央行車大腦

●?在L3及未來的L4城市引導(dǎo)上，提供超強(qiáng)能力的域控制器

博世預(yù)計在2019年底向市場上推出量產(chǎn)的域控制器，搭載了自動駕駛L2、L3需用的中央行車大腦。在高速公路引導(dǎo)的高速段（L3）及未來的L4城市引導(dǎo)上，提供超強(qiáng)能力的域控制器，引入在基礎(chǔ)底層、特征層面運(yùn)算所需要的硬件加速，不排除像GPU硬件加速的芯片，提高域控制器的運(yùn)算能力。

偉世通： DriveCore?

●?計算能力擴(kuò)展性強(qiáng)

●?運(yùn)算能力覆蓋500 GFLOPS-20 TFLOPS

●?加速基于傳感器的人工智能算法的開發(fā)

偉世通的DriveCore?是一款安全可靠的域控制器，計算能力擴(kuò)展性強(qiáng)，可以整合多個攝像頭、激光雷達(dá)、雷達(dá)傳感器的數(shù)據(jù)。

DriveCore?有三大組成部分：Compute是一個模塊化、可擴(kuò)展的硬件計算平臺，很容易適應(yīng)各級自動駕駛技術(shù)的要求；Runtime提供的安全框架，使應(yīng)用程序與算法能進(jìn)行高性能的實時通信；Studio是基于PC的開發(fā)環(huán)境，它使汽車制造商可以為算法開發(fā)人員搭建生態(tài)系統(tǒng)，加速基于傳感器的人工智能算法的開發(fā)。 DriveCore?是業(yè)內(nèi)首款開放協(xié)作的平臺，提供強(qiáng)大的信息處理能力和先進(jìn)開發(fā)軟件，促使自動駕駛系統(tǒng)的快速發(fā)展。

法雷奧 ：XtraVue超級視距

●?讓駕駛員對道路狀況一目了然

●?整合復(fù)雜數(shù)據(jù)，呈現(xiàn)直觀影像

法雷奧XtraVue超級視距集成了安裝于車身的遠(yuǎn)程通訊天線、激光掃描儀和法雷奧攝像系統(tǒng)。它能讓駕駛員對道路狀況一目了然，甚至包括視野之外的路況；同時能將其它互聯(lián)車輛拍攝的流視屏和道路基建設(shè)施攝像頭拍攝的影像呈現(xiàn)在車內(nèi)顯示屏上。

得益于現(xiàn)有公共4G網(wǎng)絡(luò)及車與車之間（V2V）互聯(lián)網(wǎng)絡(luò)的發(fā)展，這種技術(shù)能夠?qū)⑦@些復(fù)雜的數(shù)據(jù)整合在一起并且呈現(xiàn)出直觀的影像，提升車輛駕駛的視野范圍。對駕駛員而言，他們就好像具備了透視前方障礙物的能力，讓駕駛行為更加安全。