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傳感新品
【中國(guó)科學(xué)院重慶研究院:發(fā)展出仿生“視聽”光電探測(cè)器】
近日,中國(guó)科學(xué)院重慶綠色智能技術(shù)研究院微納制造與系統(tǒng)集成研究中心,在《科學(xué)進(jìn)展》(Science Advances)上發(fā)表了題為《可片上探測(cè)和預(yù)處理的仿生視聽光電探測(cè)器》(Bionic visual-audio photodetectors with in-sensor perception and preprocessing)的研究論文。該研究提出了仿生“視聽”光電探測(cè)器,通過模擬人類感知系統(tǒng)中神經(jīng)突觸間的“興奮”和“抑制”行為,在傳感端集成了“視聽”信號(hào)探測(cè)與預(yù)處理功能。
眼睛和耳朵作為主導(dǎo)視覺和聽覺的兩個(gè)重要器官,在人類感知外部信息過程中起到重要作用。傳統(tǒng)感知技術(shù)依賴于獨(dú)立的光學(xué)和聲學(xué)探測(cè)器件,且探測(cè)模塊獲取的數(shù)據(jù)中充斥著冗余的背景干擾信息,給數(shù)據(jù)的轉(zhuǎn)化、傳輸和存儲(chǔ)帶來了壓力,制約了感知系統(tǒng)的運(yùn)行效率。??
從人體感知器官獲得靈感,研發(fā)新一代神經(jīng)擬態(tài)傳感器成為推動(dòng)系統(tǒng)朝著智能化和集成化發(fā)展的關(guān)鍵。在人類視覺和聽覺器官中,細(xì)胞以及神經(jīng)元回路不僅具有探測(cè)外部激勵(lì)信號(hào)的功能,而且能夠?qū)崿F(xiàn)探測(cè)信號(hào)的預(yù)處理,利于消除背景干擾信息,從而加快大腦的運(yùn)算速度。目前,鑒于視覺和聽覺信號(hào)探測(cè)機(jī)制的本質(zhì)差異,難以通過單一器件實(shí)現(xiàn)雙模態(tài)探測(cè),因此亟需開發(fā)能夠同時(shí)探測(cè)和預(yù)處理“視聽”信息的新型神經(jīng)擬態(tài)傳感器。??
該研究提出了基于石墨烯-鍺異質(zhì)結(jié)場(chǎng)效應(yīng)晶體管結(jié)構(gòu)的仿生“視聽”光電探測(cè)器,通過光學(xué)方法在單個(gè)器件上融合了視覺和聽覺傳感功能,來模仿感覺細(xì)胞對(duì)視聽信號(hào)的智能感知。通過編程柵壓,利用連續(xù)可調(diào)的正負(fù)光電流動(dòng)態(tài)模擬神經(jīng)元通路中的“興奮”和“抑制”行為,該器件對(duì)視覺圖像實(shí)現(xiàn)了翻轉(zhuǎn)、銳化、邊緣提取等預(yù)處理操作,并證明了其具有目標(biāo)字符圖像的分類功能。此外,該器件能夠?qū)λ杉穆暡ㄐ盘?hào)強(qiáng)度進(jìn)行調(diào)控,根據(jù)所記錄的聲波“形狀”,實(shí)現(xiàn)鋼琴音調(diào)和中英文對(duì)話音頻的還原。這種具有“視聽”信號(hào)探測(cè)與預(yù)處理功能于一體的石墨烯基器件有效簡(jiǎn)化了硬件結(jié)構(gòu),為推動(dòng)小型化、高集成、多功能和智能化傳感系統(tǒng)的發(fā)展提供了新思路。
傳感動(dòng)態(tài)
【鐳神智能激光雷達(dá)智慧航運(yùn)方案,主動(dòng)式橋梁防撞預(yù)警】
2月22日,廣州市南沙區(qū)萬頃沙鎮(zhèn)瀝心沙大橋被船只撞擊,據(jù)央視新聞消息報(bào)道,事故源于船員操作失當(dāng),導(dǎo)致“良輝688”輪左舷船身觸碰瀝心沙大橋下行通航孔18#橋墩,隨后船頭再次觸碰下行通航孔19#橋墩,致使該通航孔上的橋面斷裂。
該事故已造成人員傷亡,面對(duì)如此慘烈的結(jié)果,橋梁安全再次敲響預(yù)防的警鐘。
而如何防止“船撞橋”,除了在船、橋、水域交通等方面進(jìn)行有效管理之外,引進(jìn)智能化、自動(dòng)化監(jiān)控預(yù)警技術(shù),也是鞏固防撞成果的必要舉措。
鐳神智能激光雷達(dá)智慧航運(yùn)系統(tǒng)解決方案是鐳神智能自主研發(fā)的一整套針對(duì)橋梁防撞、輪船監(jiān)測(cè)的方案。
整套方案以遠(yuǎn)距離激光雷達(dá)作為主要檢測(cè)設(shè)備,可實(shí)時(shí)、高速掃描探測(cè),獲取船只的距離、長(zhǎng)寬高尺寸、航速、船只輪廓模型等參數(shù),檢測(cè)精度高,及時(shí)做到險(xiǎn)情預(yù)警??垢蓴_能力強(qiáng),雨霧灰塵過濾功能優(yōu)異,可全天時(shí)全天候穩(wěn)定工作,時(shí)刻守護(hù)橋梁安全。
主要包含超高預(yù)警、船舶偏航超速監(jiān)測(cè)預(yù)警、船只監(jiān)測(cè)三大功能系統(tǒng)。
一、偏航超速預(yù)警系統(tǒng)
采用鐳神智能自主研發(fā)的1550nm超遠(yuǎn)距離激光雷達(dá),探測(cè)距離2公里,對(duì)航道內(nèi)的船舶進(jìn)行120°超廣范圍的實(shí)時(shí)探測(cè)掃描,監(jiān)測(cè)航行軌跡,及時(shí)為航行船舶提供預(yù)警信息。航道及船速預(yù)警范圍可進(jìn)行多級(jí)階梯式設(shè)計(jì),當(dāng)船只偏離航道或超速時(shí),系統(tǒng)即發(fā)出報(bào)警信號(hào),可根據(jù)不同的距離設(shè)置不同的報(bào)警機(jī)制,提醒船員及時(shí)調(diào)整航道,避免航行失誤,發(fā)生碰撞。
二、超高預(yù)警系統(tǒng)
該系統(tǒng)采用鐳神智能自主研發(fā)的高端遠(yuǎn)距離單點(diǎn)測(cè)距系統(tǒng)LS30MVA,探測(cè)距離可達(dá)2公里,系統(tǒng)集成了激光雷達(dá)測(cè)距機(jī)、角位移平臺(tái)和攝像頭,將系統(tǒng)的安裝高度設(shè)置在橋梁的限高高度,測(cè)距系統(tǒng)交叉對(duì)船進(jìn)行檢測(cè),識(shí)別通行船舶高度是否超過預(yù)先設(shè)定超高閾值,對(duì)通航河道船舶進(jìn)行超高監(jiān)測(cè)和預(yù)警,并聯(lián)動(dòng)攝像機(jī)對(duì)船只進(jìn)行視頻取證。
三、船只監(jiān)測(cè)系統(tǒng)
系統(tǒng)采用兩臺(tái)激光雷達(dá)安裝在閘口或航道兩側(cè),當(dāng)船只駛?cè)爰す饫走_(dá)的檢測(cè)區(qū)域,兩側(cè)的激光雷達(dá)即可分別獲取船只左、右兩側(cè)的切面點(diǎn)云信息。當(dāng)船只完全通過檢測(cè)區(qū)域以后,系統(tǒng)將根據(jù)連續(xù)獲得的切面信息經(jīng)過計(jì)算得到船只的長(zhǎng)、寬、高信息。
【高通發(fā)布FastConnect 7900芯片:行業(yè)首個(gè)集成Wi-Fi 7、藍(lán)牙和超寬帶】
2月26日消息,高通今日推出高通FastConnect 7900移動(dòng)連接系統(tǒng),預(yù)計(jì)將于2024年下半年商用。
這是行業(yè)首個(gè)支持AI優(yōu)化性能并在單個(gè)芯片中集成Wi-Fi 7、藍(lán)牙和超寬帶技術(shù)的解決方案。
官方介紹稱,利用AI,F(xiàn)astConnect 7900可適應(yīng)特定用例和環(huán)境,有效優(yōu)化能耗、網(wǎng)絡(luò)時(shí)延和吞吐量。
FastConnect 7900集成超寬帶技術(shù)、Wi-Fi測(cè)距和藍(lán)牙信道探測(cè),打造一套強(qiáng)大的近距離感知技術(shù),支持?jǐn)?shù)字鑰匙、物品尋找和室內(nèi)導(dǎo)航等近距離感知應(yīng)用場(chǎng)景的無縫體驗(yàn)。
FastConnect 7900采用全新等級(jí)的射頻前端模組和新一代高頻并發(fā)技術(shù),進(jìn)一步提升技術(shù)性能。
其中,高頻并發(fā)技術(shù)作為Wi-Fi 7時(shí)代的一項(xiàng)關(guān)鍵創(chuàng)新,是多設(shè)備互聯(lián)體驗(yàn)的核心,也是高通擴(kuò)展個(gè)人局域網(wǎng)(XPAN)和Snapdragon Seamless體驗(yàn)的基礎(chǔ)。
高通技術(shù)公司副總裁兼移動(dòng)連接業(yè)務(wù)總經(jīng)理Javier del Prado表示:高通FastConnect 7900是一項(xiàng)技術(shù)杰作,利用AI樹立新標(biāo)桿,并在6納米的單芯片中集成領(lǐng)先的Wi-Fi 7、藍(lán)牙和超寬帶功能。
目前已有數(shù)百萬部終端采用第一代高通Wi-Fi 7解決方案,基于此,F(xiàn)astConnect 7900開創(chuàng)了全新的連接方式,為用戶最喜愛的終端帶來AI、近距離感知和多設(shè)備互聯(lián)體驗(yàn)等全新水平的功能。
【比亞迪、奇瑞、問界車用傳感器供應(yīng)商“小巨人”長(zhǎng)成記】
神動(dòng)已經(jīng)是比亞迪、問界等暢銷乘用車品牌的供應(yīng)商。
作為汽車的“神經(jīng)元”及“五官”,車用傳感器廣泛用于動(dòng)力總成、底盤、車身系統(tǒng)等,受益于新能源汽車、自動(dòng)駕駛技術(shù)的爆發(fā)式增長(zhǎng),傳感器的滲透率正快速提高。
有機(jī)構(gòu)預(yù)計(jì),2021-2025年,中國(guó)乘用車汽車傳感器市場(chǎng)復(fù)合年均增長(zhǎng)率達(dá)39.2%,2025年,規(guī)模有望超千億元。
早年,中國(guó)的傳感器市場(chǎng)主要由國(guó)外巨頭壟斷。近年來,國(guó)內(nèi)傳感器產(chǎn)業(yè)涌現(xiàn)出一批龍頭企業(yè)。位于武漢經(jīng)開區(qū)的武漢神動(dòng)汽車電子電器股份有限公司(以下簡(jiǎn)稱神動(dòng))正是其中之一,它依靠自研技術(shù),打破國(guó)外壟斷,在市場(chǎng)上贏得一席之地。
神動(dòng)是武漢經(jīng)開區(qū)的上市后備企業(yè),國(guó)家級(jí)專精特新“小巨人”企業(yè)。
近日,支點(diǎn)財(cái)經(jīng)記者走進(jìn)神動(dòng)公司,對(duì)話董事長(zhǎng)劉慧琳,聽她講述創(chuàng)業(yè)背后的故事。
成為國(guó)產(chǎn)汽車傳感器頭部供應(yīng)商
采訪開始之前,劉慧琳在辦公室忙個(gè)不停。“我們現(xiàn)在是比亞迪的供應(yīng)商,訂單量很大,剛剛我們正在溝通訂單交付的情況?!眲⒒哿諏?duì)支點(diǎn)財(cái)經(jīng)記者說。
神動(dòng)屬于汽車零部件及配件制造領(lǐng)域,主要業(yè)務(wù)是汽車傳感器、車身控制器等汽車電子電器的研發(fā)、生產(chǎn)和銷售,目前已積累了包括陶瓷壓力傳感器、爆震傳感器、水溫傳感器、壓差傳感器、空氣壓力傳感器、電動(dòng)座椅控制器、通風(fēng)加熱控制器等30多種產(chǎn)品。
經(jīng)過十余年的發(fā)展,神動(dòng)已成為國(guó)內(nèi)多家知名車企供應(yīng)商。乘用車客戶有比亞迪、奇瑞、問界、東風(fēng)小康等;商用車客戶有東風(fēng)商用車、上汽紅巖、東風(fēng)柳汽、陜汽集團(tuán)、中國(guó)重汽、一汽解放等。
傳感器并不是新物種,在人們的實(shí)際生活中不可或缺。“傳感連接世界,小到家用電器、電子消費(fèi)品,大到機(jī)器人制造、航空航天產(chǎn)業(yè),都離不開傳感器。傳感器就像人們的鼻子、眼睛和耳朵,將收集到的信息傳遞給大腦,大腦再根據(jù)這些信息作出反應(yīng)?!眲⒒哿諏?duì)記者解釋說。
神動(dòng)成立于2009年,最初主要做傳感器的商貿(mào)業(yè)務(wù)。2013年,劉慧琳開始規(guī)?;\(yùn)營(yíng)工廠,從此扎根傳感器細(xì)分市場(chǎng),精耕細(xì)作。
公司發(fā)展的早期,神動(dòng)的傳感器主要應(yīng)用于傳統(tǒng)燃油車,公司的效益不錯(cuò)。2019年,新能源汽車正迎來爆發(fā)式增長(zhǎng)。劉慧琳決定帶領(lǐng)神動(dòng)轉(zhuǎn)型,逐步開發(fā)了新能源汽車客戶比亞迪、奇瑞、問界等。
由于高中端傳感器多年來一直被國(guó)外企業(yè)壟斷,劉慧琳清醒地認(rèn)識(shí)到,必須自研核心器件,提高產(chǎn)品水平,擺脫進(jìn)口依賴。近年來,神動(dòng)不斷加大研發(fā)投入,在傳感器領(lǐng)域擁有多項(xiàng)核心技術(shù),申請(qǐng)專利100多項(xiàng),包括陶瓷電容壓力傳感器、微機(jī)電(MEMS)壓力傳感器及其關(guān)鍵組件制造技術(shù)等。
目前,神動(dòng)在我國(guó)的傳感器細(xì)分領(lǐng)域已經(jīng)位列前三名,覆蓋國(guó)內(nèi)80%的商用汽車。爆震傳感器、陶瓷壓力傳感器和壓差傳感器三個(gè)產(chǎn)品成功打破進(jìn)口產(chǎn)品壟斷,公司成為第一家實(shí)現(xiàn)爆震傳感器國(guó)產(chǎn)批量配套企業(yè)。2022年,神動(dòng)的陶瓷壓力傳感器在部分汽車配套市場(chǎng)占有率超過45%,連續(xù)多年位居行業(yè)第一。
對(duì)于這樣的成績(jī),劉慧琳并未滿足。她說,“國(guó)內(nèi)的高端傳感器還被博世、聯(lián)合電子這樣的外資或合資企業(yè)壟斷,接下來,神動(dòng)的挑戰(zhàn)對(duì)象將是國(guó)際巨頭。”
“千擊萬磨還堅(jiān)勁”
1959年,劉慧琳出生于湖北省,大學(xué)畢業(yè)后,成為了一名汽車電子產(chǎn)品銷售人員,在這個(gè)行業(yè)一干就是26年。憑借極高的悟性和堅(jiān)韌的性格,劉慧琳從業(yè)務(wù)員一步步做到了銷售總監(jiān),并在業(yè)界小有名氣。
2009年,已經(jīng)50歲的劉慧琳選擇創(chuàng)業(yè),成立神動(dòng),主要做汽車電子產(chǎn)品銷售?!霸谶@個(gè)行業(yè)做了很多年,有一定的積累和資源?!眲⒒哿照f。公司做了幾年,也掙了錢,劉慧琳開始考慮退休了。
然而,2013年,因?yàn)橐粋€(gè)很偶然的機(jī)會(huì),劉慧琳接手了一家瀕臨破產(chǎn)的傳感器生產(chǎn)廠,神動(dòng)公司開始從銷售企業(yè)向研發(fā)生產(chǎn)銷售一體的制造企業(yè)轉(zhuǎn)型。
做銷售,是劉慧琳擅長(zhǎng)的,研發(fā)和生產(chǎn)環(huán)節(jié),卻是她不熟悉的領(lǐng)域。既然決定了就沒有回頭路,憑著不服輸?shù)膫€(gè)性,劉慧琳迎難而上。
剛起步時(shí),工廠只有十幾名員工,劉慧琳身兼數(shù)職,既要當(dāng)老板管理工廠,還要去一線跑銷售,必要時(shí)還要兼任裝備工,在工廠里做體力活?;貞浧鹉嵌谓?jīng)歷,劉慧琳直言非??唷?/p>
幾年間,劉慧琳帶領(lǐng)工廠走出了困境,并逐漸將公司發(fā)展為以科技創(chuàng)新為主的高新技術(shù)企業(yè)。
2018年,劉慧琳再次萌生退意。在她看來,神動(dòng)當(dāng)時(shí)正處在不進(jìn)則退的命運(yùn)轉(zhuǎn)折點(diǎn)。“企業(yè)開始賺錢了,但實(shí)際上還有很多問題,如果繼續(xù)發(fā)展,就必須改進(jìn)生產(chǎn)工藝和設(shè)備,引入更高水平的技術(shù)人員。但這些都需要投入大量的資金,投入就意味著風(fēng)險(xiǎn)。”
進(jìn)還是退?劉慧琳陷入了掙扎,“退就是回家,舒舒服服的;進(jìn)就是搭上一切,投進(jìn)去的錢有可能全部打水漂?!钡牵x擇放棄,劉慧琳又于心不忍,跟隨自己打拼多年的同事,花費(fèi)心血研發(fā)的產(chǎn)品,都讓她難以割舍。
最終,在責(zé)任感的驅(qū)使下,劉慧琳決定帶領(lǐng)團(tuán)隊(duì)往前再邁一步。2018年,神動(dòng)進(jìn)行全方位的升級(jí),投入一個(gè)多億用于研發(fā)和采購(gòu)設(shè)備,并引入一大批技術(shù)人員。
2023年,神動(dòng)的產(chǎn)值超1億元,并宣布投資1.5億元用于研發(fā)及建設(shè)智能化工廠,兩年內(nèi)產(chǎn)值預(yù)計(jì)將達(dá)5億元。
“創(chuàng)業(yè)的過程中,真的很累,也流過淚,但我一直用鄭板橋的那句詩激勵(lì)自己,‘千擊萬磨還堅(jiān)勁,任爾東南西北風(fēng)’,人要像竹子一樣堅(jiān)韌,不管遇到什么困難都不放棄。”回憶起一路走來的歷程,劉慧琳這樣說。
如今,已經(jīng)64歲的劉慧琳依然精力充沛,有高管來和她確認(rèn)新廠房圖紙規(guī)劃問題,談到分歧之處,劉慧琳噌地一下從椅子上站起來,帶著高管就去了現(xiàn)場(chǎng)?!皞}庫的面積,電梯的位置,貨架的距離,每一項(xiàng)安排,都需要給出一個(gè)合理的理由。”劉慧琳說。
“做事果斷,雷厲風(fēng)行,工作時(shí)的董事長(zhǎng)就像20多歲的年輕人?!闭劦綄?duì)劉慧琳的印象,神動(dòng)的一名員工這樣說。
“專心致志于一行一業(yè)”
在企業(yè)的經(jīng)營(yíng)管理上,劉慧琳有自己的想法。曾經(jīng)有年輕高管提出,公司發(fā)展太慢,應(yīng)該再快一點(diǎn)。不過,這遭到了劉慧琳的反對(duì),“企業(yè)要長(zhǎng)遠(yuǎn)發(fā)展,心要靜,要沉淀,這樣才能做出好產(chǎn)品?!?/p>
“神動(dòng)生產(chǎn)的每一個(gè)零部件,每一顆螺絲釘,都要按照這個(gè)思路去做,努力做到行業(yè)第一?!眲⒒哿毡硎荆@樣的經(jīng)營(yíng)理念,是受到了日本京瓷公司創(chuàng)始人稻盛和夫的啟發(fā)。
稻盛和夫在其《心法》一書中寫道,“專心致志于一行一業(yè),不膩煩,不焦躁,埋頭苦干,你的人生就會(huì)開出美麗的花,結(jié)出豐碩的果實(shí)?!?/p>
劉慧琳踏踏實(shí)實(shí)做企業(yè)的理念,也得到了“投資大佬”陳發(fā)樹的認(rèn)可。陳發(fā)樹是新華都實(shí)業(yè)創(chuàng)始人,曾因投資紫金礦業(yè)、中國(guó)中免、云南白藥等企業(yè)在資本市場(chǎng)名聲大噪。2015年,劉慧琳在朋友的介紹下結(jié)識(shí)陳發(fā)樹。見面交談后,陳發(fā)樹認(rèn)為劉慧琳是個(gè)一心做企業(yè)的人,當(dāng)即決定投資神動(dòng)。股權(quán)關(guān)系顯示,劉慧琳持有神動(dòng)31.62%的股權(quán),為神動(dòng)第一大股東;陳發(fā)樹持股26.99%,為第二大股東。
2016年,神動(dòng)在新三板掛牌上市。對(duì)于未來是否有意在北交所或主板上市,劉慧琳認(rèn)為,“上市不是目的,首先要把產(chǎn)品和服務(wù)做好,滿足客戶的需求,解決客戶的困難,企業(yè)才能真正做強(qiáng)?!?/p>
盡管中途曾想過放棄,但隨著公司轉(zhuǎn)型升級(jí),行業(yè)地位逐步提升,劉慧琳的信心更足了,對(duì)公司的規(guī)劃也更加清晰。目前,她正在關(guān)注人形機(jī)器人領(lǐng)域,因?yàn)闄C(jī)器人的感知交互系統(tǒng)中需要大量使用傳感器,神動(dòng)具備一定的技術(shù)優(yōu)勢(shì)。未來,神動(dòng)的業(yè)務(wù)將不僅專注汽車傳感器,還將向人形機(jī)器人配套領(lǐng)域延伸。
有機(jī)構(gòu)預(yù)測(cè),2035年,人形機(jī)器人市場(chǎng)規(guī)模或?qū)⑦_(dá)到1540億美元。國(guó)家政策層面也在鼓勵(lì)人形機(jī)器人的發(fā)展。近期,工信部等七部門也發(fā)文提出,“做強(qiáng)未來高端裝備,突破人形機(jī)器人、量子計(jì)算機(jī)等產(chǎn)品。”
抓住人工智能的機(jī)遇,提前做技術(shù)準(zhǔn)備,搶占一席之地。劉慧琳說,“神動(dòng)正在和特斯拉最先進(jìn)的體系供應(yīng)商探討合作?!?/p>
【模擬芯片巨頭亞德諾 ADI 下單臺(tái)積電日本熊本廠,簽長(zhǎng)期供應(yīng)協(xié)議】
2 月 26 日消息,據(jù)亞德諾 ADI(即 Analog Devices)官網(wǎng)消息,這一模擬芯片企業(yè)已與臺(tái)積電日本熊本廠 JASM 簽署長(zhǎng)期供應(yīng)協(xié)議。
參考公開信息,亞德諾 ADI 是模擬芯片領(lǐng)域的巨頭之一,其在該領(lǐng)域市占超過 10%,僅次于行業(yè)龍頭德州儀器。
根據(jù)亞德諾近期財(cái)報(bào),其在截至今年 2 月 3 日的 2024 財(cái)年第一財(cái)季中,實(shí)現(xiàn)逾 25 億美元(IT之家備注:當(dāng)前約 180.25 億元人民幣)營(yíng)收。
臺(tái)積電聯(lián)合索尼等日企于 2021 年設(shè)立了日本先進(jìn)半導(dǎo)體制造公司(JASM)。目前臺(tái)積電持有 JASM 超八成股份,處于控股地位。
JASM 的首座晶圓廠已于 2 月 24 日舉行開業(yè)儀式,計(jì)劃于今年底正式投產(chǎn),月產(chǎn)能將達(dá) 55000 片 300mm 晶圓。
亞德諾全球運(yùn)營(yíng)與技術(shù)執(zhí)行副總裁 Vivek Jain 表示:“我們的混合制造網(wǎng)絡(luò)有助于為客戶提供競(jìng)爭(zhēng)優(yōu)勢(shì)。通過與臺(tái)積電的合作,我們可以為客戶提供更有彈性的供應(yīng),更迅速地響應(yīng)客戶需求和不斷變化的市場(chǎng)環(huán)境,并將我們的投資重點(diǎn)放在造福社會(huì)和地球的創(chuàng)新制造解決方案上。”
臺(tái)積電北美業(yè)務(wù)發(fā)展執(zhí)行副總裁 Sajiv Dalal 表示:“今天的聲明表明了臺(tái)積電幫助客戶滿足長(zhǎng)期產(chǎn)能需求的承諾。我們很高興能擴(kuò)大與亞德諾的持續(xù)合作,這將有助于確保以強(qiáng)大的制造能力實(shí)現(xiàn)穩(wěn)健而充滿活力的半導(dǎo)體創(chuàng)新之旅?!?/p>
【常見汽車傳感器大盤點(diǎn)】汽車傳感器概念與分類傳感器的定義傳感器是一種檢測(cè)裝置,能感受到被測(cè)量的信息,并能將感受到的信息,按一定規(guī)律變換成為電信號(hào)或其他所需形式的信息輸出,以滿足信息的傳輸、處理、存儲(chǔ)、顯示、記錄和控制等要求。通常是由敏感元件、轉(zhuǎn)換原件、信號(hào)調(diào)節(jié)與轉(zhuǎn)換電路等其他輔助元件組成。敏感元件接受被測(cè)量并輸出與被測(cè)量成確定關(guān)系的其他量,轉(zhuǎn)換元件把來自敏感元件的其他量轉(zhuǎn)換成適合傳輸、測(cè)量的電信號(hào),適合輸出、測(cè)量的電信號(hào)通過信號(hào)調(diào)節(jié)與轉(zhuǎn)換電路被轉(zhuǎn)換為可顯示、記錄、處理和控制的有用電信號(hào),最后有用電信號(hào)被傳遞至其他裝置并進(jìn)行通信。傳感器的組成敏感元件:直接感受被測(cè)量,并輸出與被測(cè)量成確定關(guān)系的某一物理量的元件。轉(zhuǎn)換元件:傳感器核心元件,以敏感元件的輸出為輸入,把感知的非電量轉(zhuǎn)換 為電信號(hào)輸出。轉(zhuǎn)換元件本身可以作為獨(dú)立傳感器使用,叫做元件傳感器。變換電路:把傳感元件輸出的電信號(hào)轉(zhuǎn)換成便于處理、控制、記錄和顯示的有 用電信號(hào)所涉及的有關(guān)電路。輔助電源:轉(zhuǎn)換元件和變換電路一般還需要輔助電源供電。
汽車傳感器是把非電信號(hào)轉(zhuǎn)換成電信號(hào)并向汽車傳遞各種工況信息的裝置。汽車傳感器可根據(jù)使用目的不同分為車身感知傳感器和環(huán)境感知傳感器。車身感知傳感器提高了單車自身的信息化水平,使車輛具備感知自身的能力;按照輸入的被測(cè)量不同主要分為壓力傳感器、位置傳感器、溫度傳感器、線加速度傳感器、角加速度傳感器、空氣流量傳感器、氣體傳感器,從工作原理上看這些傳感器大都采用MEMS方案。環(huán)境感知傳感器實(shí)現(xiàn)了單車對(duì)外界環(huán)境的感知能力,幫助汽車計(jì)算機(jī)獲得環(huán)境信息并做出規(guī)劃決策,為車輛智能化駕駛提供支持;環(huán)境感知傳感器主要分為車載攝像頭、超聲波雷達(dá)、毫米波雷達(dá)、激光雷達(dá)以及紅外雷達(dá)等。
汽車傳感器分類車身感知傳感器車身感知傳感器遍布汽車全身,被廣泛應(yīng)用于動(dòng)力系統(tǒng)(新能源車是三電系統(tǒng))、底盤系統(tǒng)、車身系統(tǒng),實(shí)現(xiàn)對(duì)汽車自身信息的感知并作出決策、執(zhí)行,是汽車的 “神經(jīng)末梢”,目前發(fā)展較為成熟,以MEMS傳感器為主。 動(dòng)力來源是新能源汽車與傳統(tǒng)燃油車的主要區(qū)別之一,新能源汽車的電子電氣架構(gòu)主要使用電池、電機(jī)、電控有關(guān)的以電流為主的電磁類傳感器,燃油車動(dòng)力系統(tǒng)則主要以測(cè)量壓力、溫度、氣體的傳感器為主;電磁類傳感器需求有望隨新能源汽車滲透率提高逐步放量。按照被測(cè)物理量的不同車身感知傳感器可分為壓力、位置、溫度、加速度、氣體、流量等各類傳感器。
環(huán)境感知傳感器環(huán)境感知傳感器是在汽車安全技術(shù)從被動(dòng)安全向主動(dòng)安全演進(jìn)的過程中產(chǎn)生的。感知傳感器主要功能為對(duì)車輛周身環(huán)境進(jìn)行探測(cè)識(shí)別,可看作車輛的眼睛。而不同類型汽車智能駕駛感知系統(tǒng)的適用場(chǎng)景、受限場(chǎng)景、優(yōu)缺點(diǎn)、成本等不同,彼此之間形成互補(bǔ)關(guān)系。環(huán)境感知傳感器捕捉外界信息并提供給汽車計(jì)算機(jī)系統(tǒng)用于規(guī)劃決策,主要包括激光雷達(dá)、車載攝像頭、毫米波雷達(dá)、超聲波雷達(dá)等。汽車智能駕駛感知系統(tǒng)是汽車系統(tǒng)的感知層,將真實(shí)世界的視覺、物理、 事件等信息轉(zhuǎn)變成數(shù)字信號(hào),為車輛了解周邊環(huán)境、制定駕駛操作提供基本保障,并為高級(jí)輔助駕駛系統(tǒng)的決策層提供準(zhǔn)確、及時(shí)、充分的依據(jù),進(jìn)而由執(zhí)行層對(duì)汽車安全行駛作出準(zhǔn)確判斷。
車身感知:壓力傳感器將壓力信號(hào)轉(zhuǎn)換為電信號(hào)的汽車壓力傳感器主要分為電容式和電阻式兩類。壓力傳感器是能夠感受壓力信號(hào),并將壓力信號(hào)轉(zhuǎn)換成可用的電信號(hào)的裝置。根據(jù)壓敏元件的主流技術(shù)原理的不同,汽車壓力傳感器主要分為電容式壓力傳感器和電阻式壓力傳感器,通常應(yīng)用于發(fā)動(dòng)機(jī)的進(jìn)氣歧管處、檢測(cè)大氣壓力變化、檢測(cè)渦輪增壓機(jī)的增壓壓力、檢測(cè)懸架系統(tǒng)的油壓、實(shí)時(shí)檢測(cè)輪胎壓力、測(cè)量氣缸內(nèi)混合氣燃燒壓力等。車身感知:位置傳感器位置傳感器是測(cè)量元件運(yùn)轉(zhuǎn)或運(yùn)動(dòng)所處位置的裝置。汽車位置傳感器的工作原理主要有霍爾效應(yīng)、磁電阻效應(yīng)、光電式、電容式、電熱式五種。根據(jù)用途不同可分為曲軸位置傳感器、節(jié)氣門位置傳感器、車高與轉(zhuǎn)角位置傳感器、液位傳感器、方位傳感器、座椅位置傳感器等。
車身感知:汽車溫度傳感器溫度傳感器:汽車上應(yīng)用最廣泛的溫度傳感器是熱敏電阻式溫度傳感器。汽車溫度傳感器將溫度信號(hào)轉(zhuǎn)化為可用輸出信號(hào),按照工作原理可分為熱敏電阻式、熱電偶式、熱敏鐵氧體式,其中熱敏電阻式溫度傳感器應(yīng)用最為廣泛。根據(jù)應(yīng)用場(chǎng)景的不同熱敏電阻式溫度傳感器可分為進(jìn)氣溫度傳感器、冷卻液溫度傳感器、車內(nèi)外溫度傳感器、 蒸發(fā)器出口溫度傳感器、排氣溫度傳感器等。
車身感知:汽車慣性傳感器慣性傳感器是用于測(cè)量物體在慣性空間中運(yùn)動(dòng)參數(shù)的裝置。根據(jù)運(yùn)動(dòng)是否呈線性的工作原理,慣性傳感器分為線加速度傳感器和角加速度傳感器兩類;按測(cè)量軸數(shù)量分為單軸、雙軸、三軸加速度傳感器。將線加速度傳感器、角加速度傳感器與其他測(cè)量元件組合搭配可以滿足汽車安全控制及導(dǎo)航系統(tǒng)的需求,具體應(yīng)用包括汽車安全氣囊、ABS防抱死剎車系統(tǒng)、電子穩(wěn)定程序(ESP)、電控懸掛系統(tǒng)等。(線)加速度傳感器:線加速度傳感器又稱加速度傳感器,是通過測(cè)量傳感器內(nèi)部的慣性力并計(jì)算加速度數(shù)據(jù)的裝置。按照工作原理的不同加速度傳感器可分為交流響應(yīng)型和直流響應(yīng)型。交流加速度傳感器的感測(cè)機(jī)構(gòu)通常使用壓電元件,分為電壓輸出式壓電傳感器和電荷輸出式壓電傳感器;直流加速度傳感器根據(jù)感測(cè)技術(shù)的不同可分為電容式和壓阻式。角(加)速度傳感器:角加速度傳感器又稱角速度傳感器,實(shí)質(zhì)是陀螺儀。陀螺儀是利用動(dòng)量矩(自轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)子產(chǎn)生)敏感殼體相對(duì)慣性空間繞正交于自轉(zhuǎn)軸的一個(gè)或兩個(gè)軸的角運(yùn)動(dòng)檢測(cè)裝置,可與加速度計(jì)共同構(gòu)成慣性導(dǎo)航系統(tǒng),是決定慣性導(dǎo)航系統(tǒng)精度的主要因素。
車身感知:空氣流量傳感器空氣流量傳感器又稱空氣體流量計(jì),可用于檢測(cè)發(fā)動(dòng)機(jī)進(jìn)氣量大小,是電噴發(fā)動(dòng)機(jī)最重要的傳感器之一??諝饬髁總鞲衅魍ǔ0惭b在進(jìn)氣管上,將進(jìn)氣量信號(hào)轉(zhuǎn)化為電信號(hào)傳遞給ECU,以供ECU確定噴油量和點(diǎn)火時(shí)間。對(duì)汽油噴射發(fā)動(dòng)機(jī)進(jìn)行電子調(diào)節(jié),使其在各種旋轉(zhuǎn)條件下基本都能獲得最佳濃度的混合氣,需要測(cè)量每時(shí)每刻吸入發(fā)動(dòng)機(jī)的空氣量,作為ECU計(jì)算(調(diào)節(jié))噴油量的關(guān)鍵依據(jù)。如果空氣流量傳感器或電路出現(xiàn)故障,ECU得不到良好的進(jìn)氣信號(hào),就無法適當(dāng)調(diào)整噴油量,會(huì)造成混合氣過濃或過稀,使發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)動(dòng)異常,甚至?xí)斐闪悴考p壞??諝饬髁總鞲衅鞣譃轶w積式和質(zhì)量式,其中體積式包括葉片式、卡門渦街式、量芯式, 質(zhì)量式包括熱線式、熱模式。
車身感知:氣體傳感器氣體傳感器是檢測(cè)氣體的種類和濃度等信息的裝置。氣體傳感器按照技術(shù)原理的不同可以劃分為半導(dǎo)體氣體傳感器、固體電解質(zhì)氣體傳感器、催化燃燒氣體傳感器、電化學(xué)氣體傳感器、光學(xué)氣體傳感器等;根據(jù)被測(cè)氣體的種類不同作用在汽車上的氣體濃度傳感器可以劃分為氧傳感器、NOX傳感器、稀薄混合氣傳感器、 煙霧濃度傳感器、柴油機(jī)煙度傳感器。
車身感知:MEMS方案車身感知傳感器遍布汽車全身,被廣泛應(yīng)用于動(dòng)力系統(tǒng)(新能源車是三電系統(tǒng))、底盤系統(tǒng)、車身系統(tǒng),實(shí)現(xiàn)對(duì)汽車自身信息的感知并作出決策、執(zhí)行,是汽車的“神經(jīng)末梢”,目前發(fā)展較為成熟,以MEMS傳感器為主。MEMS系統(tǒng)即微機(jī)電系統(tǒng),是指可批量制作的,集微型傳感器、執(zhí)行器、機(jī)械結(jié)構(gòu)、電源能源、信號(hào)處理、控制電路、高性能電子集成器件、接口、通信等于一體的微米或納米級(jí)器件或系統(tǒng)。MEMS傳感器是在微電子技術(shù)基礎(chǔ)上發(fā)展起來的多學(xué)科交叉的前沿研究領(lǐng)域。MEMS傳感器是采用微電子和微機(jī)械加工技術(shù)制造出來的新型傳感器。與傳統(tǒng)的傳感器相比,它具有體積小、重量輕、成本低、功耗低、可靠性高、適于批量化生產(chǎn)、易于集成和實(shí)現(xiàn)智能化的特點(diǎn)。同時(shí),在微米量級(jí)的特征尺寸使得它可以完成某些傳統(tǒng)機(jī)械傳感器所不能實(shí)現(xiàn)的功能。MEMS傳感器沒有標(biāo)準(zhǔn)化的生產(chǎn)工藝流程,每種MEMS傳感器都是針對(duì)下游特定的場(chǎng)景來生產(chǎn),按照工作原理MEMS傳感器可分為物理類、化學(xué)類、生物類,細(xì)分種類多樣、幾乎涵蓋車用傳感器的所有類型。
以MEMS壓力傳感器的制造過程為例,需要在硅片上通過氮化硅薄膜熱沉積、光刻、金屬離子注入等工藝制備出壓力敏感電阻與金屬的互連引線后,在硅片背面進(jìn)行各向異性濕法腐蝕,通過調(diào)整腐蝕速率和時(shí)間來控制壓力敏感膜的厚度。最后用玻璃進(jìn)行鍵合作為芯片的支撐架構(gòu)。估計(jì)需要7-8層襯底,需要一層一層去做沉積、光刻、注入、腐蝕等過程,對(duì)溫度控制精度、應(yīng)力的要求非常高。
與大規(guī)模集成電路產(chǎn)品均采用標(biāo)準(zhǔn)的CMOS生產(chǎn)工藝不同,MEMS傳感器芯片本質(zhì)上是在硅片上制造極微小化機(jī)械系統(tǒng)和集成電路的集合體,生產(chǎn)工藝具有較高的定制化特點(diǎn)。其技術(shù)先進(jìn)性除了體現(xiàn)在MEMS傳感器芯片的設(shè)計(jì)難度之外,還體現(xiàn)在MEMS傳感器芯片生產(chǎn)工藝的可實(shí)現(xiàn)性方面。MEMS傳感器的領(lǐng)先廠商不但需要具備突出的極微小化機(jī)械系統(tǒng)和集成電路的設(shè)計(jì)能力,也需要開發(fā)不同傳感器芯片的生產(chǎn)工藝。
環(huán)境感知: 車載攝像頭車載攝像頭:車載攝像頭以感光成像的方式為ADAS功能提供輸入。車載攝像頭是監(jiān)控汽車內(nèi)外環(huán)境、將光學(xué)信號(hào)轉(zhuǎn)換成電信號(hào)并呈現(xiàn)圖像以輔助駕駛員行駛的設(shè)備, 通常分為單目攝像頭、雙目攝像頭、廣角攝像頭,安裝在汽車的前視、環(huán)視、后視、側(cè)視、內(nèi)置等各個(gè)部位。攝像頭的主要功能是感知外界環(huán)境,為碰撞預(yù)警、行人檢 測(cè)等ADAS(advanced driver assistance system,高級(jí)駕駛輔助系統(tǒng))功能實(shí)現(xiàn)提供視頻信號(hào)輸入。車載攝像頭主要由鏡頭組、圖像傳感器(CMOS)、數(shù)字圖像信號(hào)處理(DSP)組成,其中圖像傳感器是是車載攝像頭核心技術(shù)。鏡頭組、膠合材料、圖像傳感器經(jīng)封 裝構(gòu)成鏡頭模組,鏡頭模組將光電信號(hào)傳遞至DSP進(jìn)行圖像信號(hào)處理;DSP將模擬信號(hào)轉(zhuǎn)化為數(shù)字信號(hào),并與鏡頭模組封裝集成,形成終端系統(tǒng)。
CMOS圖像傳感器技術(shù)(CIS)是模擬電路和數(shù)字電路的集成,它是一種光學(xué)傳感器,是攝像頭模組的核心元器件,對(duì)攝像頭的光線感知和圖像質(zhì)量起到了關(guān)鍵的影響。主要由四個(gè)組件構(gòu)成:微透鏡、彩色濾光片(CF)、光電二極管(PD)、像素設(shè)計(jì)。根據(jù)元件的不同可以分為互補(bǔ)金屬氧化物(CMOS)半導(dǎo)體圖像傳感器及電荷耦合器件(CCD)圖像傳感器兩大類。典型的CMOS圖像傳感器(CIS)由多個(gè)模塊組成,分別完成不同的功能,其中像素陣列完成光電信號(hào)的轉(zhuǎn)換,將光學(xué)信號(hào)轉(zhuǎn)換為電學(xué)信號(hào), 時(shí)序控制電路完成對(duì)電學(xué)信號(hào)的處理,數(shù)模轉(zhuǎn)換則將信號(hào)轉(zhuǎn)換為需要的數(shù)字信號(hào)便于最終輸出。
環(huán)境感知: 超聲波雷達(dá)超聲波雷達(dá):超聲波雷達(dá)常用于泊車輔助預(yù)警和汽車盲區(qū)碰撞預(yù)警,是自動(dòng)泊車系統(tǒng)的主流傳感器。超聲波雷達(dá)的工作原理是向外發(fā)出并接收超聲波,根據(jù)超聲波的折返時(shí)間來測(cè)算距離。車用超聲波雷達(dá)的探頭工作頻率有40kHz、48kHz和58kHz三種,頻率越高、靈敏度越高、但探測(cè)角度越小,因此一般采用40kHz的探頭。根據(jù)在汽車上的安裝位置不同超聲波雷達(dá)可分為 UPA(超聲波駐車輔助)和 APA(自動(dòng)泊車輔助)兩種類型;UPA安裝在保險(xiǎn)杠處以探測(cè)汽車前后障礙,APA安裝在車身側(cè)面以探測(cè)側(cè)方停車空間。單個(gè)UPA超聲波雷達(dá)探測(cè)距離在15~250cm之間,單個(gè)APA超聲波雷達(dá)30~500cm之間,探測(cè)范圍更遠(yuǎn)。一套倒車?yán)走_(dá)系統(tǒng)需要在汽車后保險(xiǎn)杠內(nèi)配備4個(gè)UPA超聲波傳感器,自動(dòng)泊車系統(tǒng)需要在倒車?yán)走_(dá)系統(tǒng)基礎(chǔ)上,增加4個(gè)UPA和4個(gè)APA超聲波傳感器,構(gòu)成前4(UPA)、側(cè)4(APA)、后4 (UPA)的布置格局。
車載攝像頭在ADAS加速滲透的趨勢(shì)下,有望迎來量?jī)r(jià)齊升。L2及以下等級(jí)的汽車普遍搭載不超過8顆攝像頭,L3搭載8-12顆,L4、L5搭載12顆甚至更多數(shù)量的攝像頭。目前市場(chǎng)中智能汽車的滲透度不高并且普遍處于L0-L2級(jí),攝像頭的單車搭載數(shù)量普遍較低。2021年以來,ADAS功能加速普及,隨著多種L3級(jí)車型的乘用車上市并交付,智能駕駛逐漸從L2向L3邁進(jìn),單車搭載攝像頭數(shù)量有望增加。未來L4、L5成為主流車型后,單車攝像頭的平均數(shù)量有望進(jìn)一步提升。測(cè)距功能是超聲波傳感器最主要也是應(yīng)用最廣泛的功能,用于感知障礙物或周圍環(huán)境位置、距離、液位、障礙物等的變化,是感知層的核心部件,主要應(yīng)用領(lǐng)域包括汽車自動(dòng)泊車輔助系統(tǒng)(APA系統(tǒng))、代客泊車系統(tǒng)(AVP系統(tǒng))、盲區(qū)檢測(cè)系統(tǒng)(BSD系統(tǒng))、前碰撞預(yù)警系統(tǒng)(FCW系統(tǒng))、倒車防撞雷達(dá)(PDC)、后排乘客監(jiān)測(cè)系統(tǒng)(ROA系統(tǒng))、掃地/工業(yè)機(jī)器人/無人機(jī)避障、液位探測(cè)、異物探測(cè)等。環(huán)境感知: 毫米波雷達(dá)毫米波雷達(dá):毫米波雷達(dá)是ADAS系統(tǒng)的重要組成部分,是實(shí)現(xiàn)汽車智能駕駛的重要裝置。毫米波雷達(dá)使用頻率30GHz-300GHz的毫米波對(duì)目標(biāo)進(jìn)行照射并接收回波,通過信號(hào)處理獲得目標(biāo)與發(fā)射點(diǎn)的距離、方位、速度等信息。車載毫米波雷達(dá)多采用FMCW連續(xù)調(diào)頻式,通常有24GHz和77GHz兩種;按照測(cè)量距離劃分有短距的SRR、中距的MRR、長(zhǎng)距的LRR,77GHz毫米波雷達(dá)通常安裝汽車正前方,用于對(duì)中遠(yuǎn)距離物體的探測(cè);24GHz毫米波雷達(dá)通常安裝在車側(cè)、后方,用于盲點(diǎn)檢測(cè)、輔助停車等。毫米波雷達(dá)目前已經(jīng)廣泛應(yīng)用于汽車的ADAS系統(tǒng)。
FMCW(調(diào)頻連續(xù)波)是最常用的車載毫米波雷達(dá),德爾福、電裝、博世等Tier1供應(yīng)商均采用FMCW調(diào)制方式。車載毫米波雷達(dá)通過天線向外發(fā)射毫米波,通過測(cè)量回波時(shí)間等參數(shù)測(cè)量障礙物的大小、速度、距離,毫米波雷達(dá)可以同時(shí)對(duì)多個(gè)目標(biāo)利進(jìn)行測(cè)量,獲取汽車周圍的物理環(huán)境信息。24GHz主要用于中短距探測(cè),主要應(yīng)用有盲點(diǎn)檢測(cè)、車道偏離預(yù)警、車道保持輔助、變道輔助、停車輔助等。77GHz主要面向100-250米的中長(zhǎng)距探測(cè),例如自適應(yīng)巡航、碰撞預(yù)警指示、緊急剎車制動(dòng)系列等。
環(huán)境感知: 激光雷達(dá)激光雷達(dá):激光雷達(dá)(Laser Radar)是以發(fā)射激光束探測(cè)目標(biāo)的位置、速度等特征量的雷達(dá)系統(tǒng)。其工作原理是向目標(biāo)發(fā)射探測(cè)信號(hào)(激光束),然后將接收到的從目標(biāo)反射回來的信號(hào)(目標(biāo)回波)與發(fā)射信號(hào)進(jìn)行比較,作適當(dāng)處理后,就可獲得目標(biāo)的有關(guān)信息,如目標(biāo)距離、方位、高度、速度、姿態(tài)、甚至形狀等參數(shù),從而對(duì)飛機(jī)、導(dǎo)彈等目標(biāo)進(jìn)行探測(cè)、跟蹤和識(shí)別。激光發(fā)射系統(tǒng):激勵(lì)源驅(qū)動(dòng)激光器發(fā)射激光脈沖,激光調(diào)制器通過光束控制器控制發(fā)射激光的方向和線數(shù),最后通過發(fā)射光學(xué)系統(tǒng),將激光發(fā)射至目標(biāo)物體;激光接收系統(tǒng):經(jīng)接收光學(xué)系統(tǒng),光電探測(cè)器接受目標(biāo)物體反射回來的激光,產(chǎn)生接收信號(hào);信息處理系統(tǒng):接收的信號(hào)經(jīng)過放大處理和數(shù)模轉(zhuǎn)換后,經(jīng)過信息處理模塊計(jì)算,獲取目標(biāo)表面形態(tài)、物理屬性等特性,最終建立物體模型;掃描系統(tǒng):以穩(wěn)定的轉(zhuǎn)速旋轉(zhuǎn)起來,實(shí)現(xiàn)對(duì)所在平面的掃描,產(chǎn)生實(shí)時(shí)的平面圖信息。
激光雷達(dá)產(chǎn)品主要從顯性參數(shù)、實(shí)測(cè)性能表現(xiàn)及隱性指標(biāo)等方面進(jìn)行評(píng)估比較。目前由于激光雷達(dá)屬于市場(chǎng)新興產(chǎn)品,實(shí)測(cè)性能和隱形指標(biāo)目前缺乏量化和可靠公開數(shù)據(jù)指引。顯性參數(shù)主要包含測(cè)遠(yuǎn)能力、點(diǎn)頻、角分辨率、視場(chǎng)角范圍、測(cè)距精準(zhǔn)度、功耗、集成度(體積及重量)等,可以較為直觀的反應(yīng)激光雷達(dá)不同方面的性能。
按照測(cè)距原理可將激光雷達(dá)細(xì)分為三角測(cè)距、飛行時(shí)間測(cè)距ToF和調(diào)頻連續(xù)波FMCW。三角測(cè)距法 原理為發(fā)射激光到被測(cè)物體之后,部分散射光經(jīng)接收透鏡匯聚到線陣圖像傳感器(CCD/CMOS)上成像,之后根據(jù)三角形幾何相似關(guān)系原理計(jì)算目標(biāo)物距離。飛行時(shí)間法ToF 測(cè)距原理為記錄發(fā)射器發(fā)射激光與探測(cè)器接收到回波信號(hào)的時(shí)間差除以2,直接計(jì)算目標(biāo)物與傳感器之間距離。調(diào)頻連續(xù)波FMCW 原理為發(fā)射調(diào)頻連續(xù)激光,通過回波信號(hào)的延時(shí)獲得差拍信號(hào)頻率進(jìn)而獲得飛行時(shí)間,通過距離公式反推目標(biāo)距離并通過多普勒頻率公式測(cè)算目標(biāo)物速度。ToF測(cè)距式激光雷達(dá)以激光作為信號(hào)源,由激光器發(fā)射出的脈沖激光打到周圍物體上引起散射,通過接收器接收光波反射時(shí)間進(jìn)行測(cè)距,具有測(cè)量速度快,抗強(qiáng)光干擾能力突出的優(yōu)勢(shì),但存在信噪比低、安全性較低等問題;FMCW激光雷達(dá)以調(diào)頻波為基礎(chǔ),可以根據(jù)波的頻率計(jì)算目標(biāo)物體的速度,相對(duì)于ToF天生增加了速度信息,達(dá)到4D感知的效果,當(dāng)前仍處于探索階段。
激光雷達(dá)位于智能駕駛的感知層,不同傳感方式的原理和功能各不相同,在車載領(lǐng)域各有優(yōu)劣。目前主要的感知方式包括 激光雷達(dá)、超聲波雷達(dá)、毫米波雷達(dá)、高精度地圖、C-V2X、攝像頭 等。激光雷達(dá)作為新一代的傳感器,在探測(cè)障礙物的精度和距離方面有著顯著的優(yōu)勢(shì)。車載激光雷達(dá)按照激光 發(fā)射方式,分為EEL、VCSEL;按照 掃描方式,分為機(jī)械式(機(jī)械旋轉(zhuǎn))、半固態(tài)(MEMS、轉(zhuǎn)鏡、棱鏡)、純固態(tài)(OPA、FLASH);按照激光接收方式,分為PD/APD、SPAD/SiPM;按照 信息處理方式,分為FPGA、SoC。
審核編輯 黃宇
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