多傳感器融合成自動(dòng)駕駛爆發(fā)的必經(jīng)之路

“自動(dòng)駕駛這一領(lǐng)域的挑戰(zhàn)不僅很多，而且很復(fù)雜。除了半導(dǎo)體供應(yīng)商面臨的技術(shù)挑戰(zhàn)之外，還有汽車、區(qū)域和全球基礎(chǔ)設(shè)施方面的挑戰(zhàn)?！薄?a href="http://ttokpm.com/tags/安森美/" target="_blank">安森美半導(dǎo)體汽車策略和OEM市場(chǎng)拓展副總裁Lance Williams。

毫無(wú)疑問，在消費(fèi)電子及個(gè)人電腦市場(chǎng)趨于飽和之后，汽車市場(chǎng)成為全球半導(dǎo)體廠商競(jìng)相角逐的下一個(gè)領(lǐng)域，而這背后則是汽車電動(dòng)化、信息化及智能化所帶來(lái)新的增長(zhǎng)動(dòng)能。近日，恩智浦的高層調(diào)整以及瑞薩電子的重金收購(gòu)足以表明汽車市場(chǎng)的重要性。

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處于爆發(fā)前夜的自動(dòng)駕駛

對(duì)于全球汽車市場(chǎng)而言，雖然近些年增長(zhǎng)速度方面開始放緩，但是該領(lǐng)域技術(shù)創(chuàng)新速度并沒有因此受到影響，其中信息技術(shù)成為汽車工業(yè)發(fā)展的核心技術(shù)。具體而言，平臺(tái)化、輕量化、節(jié)能化、電子化、智能化以及安全化等成為汽車領(lǐng)域發(fā)展的主要方向。

隨著信息技術(shù)的不斷發(fā)展，汽車工業(yè)也發(fā)生了巨大變革。特別是在2010年前后，大部分汽車模塊逐步實(shí)現(xiàn)智能化。與此同時(shí)，不同的總線系統(tǒng)及操作系統(tǒng)也可以通過軟件相互連接，從而將不同的模塊串聯(lián)起來(lái)，實(shí)現(xiàn)整車智能化。

為了爭(zhēng)搶未來(lái)產(chǎn)業(yè)高地，傳統(tǒng)汽車主機(jī)廠商紛紛布局自動(dòng)駕駛領(lǐng)域，如沃爾沃、戴姆勒、大眾、通用汽車、福特、寶馬、奧迪、豐田、日產(chǎn)、長(zhǎng)安、吉利、東風(fēng)等，基本涵括了市面上主流的汽車品牌。相較于主機(jī)廠商的“后知后覺”，全球科技巨頭如谷歌、英偉達(dá)、Mobileye、百度等在自動(dòng)駕駛領(lǐng)域表現(xiàn)的尤為積極，起到了很好的帶動(dòng)作用。與此同時(shí)，全球創(chuàng)業(yè)企業(yè)也紛紛將目光瞄準(zhǔn)了自動(dòng)駕駛領(lǐng)域，特別是在核心感知層。

全球無(wú)人駕駛汽車市場(chǎng)規(guī)模（單位：億美元） 來(lái)源IHS

而作為信息技術(shù)的基礎(chǔ)，半導(dǎo)體元器件及芯片在自動(dòng)駕駛中發(fā)揮著關(guān)鍵作用，如信息采集、分析及處理，車身控制，通信安全，動(dòng)力管理，娛樂系統(tǒng)等。為此，半導(dǎo)體廠商也在積極推進(jìn)自動(dòng)駕駛落地。如全球十大汽車IC廠商之一的安森美半導(dǎo)體，除了汽車功能電子化、照明、車身電子及電源管理方面持續(xù)完善之外，在自動(dòng)駕駛領(lǐng)域也進(jìn)行了重點(diǎn)布局，可以提供完整的方案，包括超聲波傳感器、圖像傳感器、雷達(dá)、光達(dá)(LiDAR)和電源管理，以支持各級(jí)半自動(dòng)/自動(dòng)駕駛所需的所有感知模式。憑借豐富的汽車行業(yè)經(jīng)驗(yàn)和歷史，為客戶提供符合AEC車規(guī)的最寬廣陣容的產(chǎn)品，以滿足汽車工業(yè)發(fā)展需求。

半導(dǎo)體在汽車領(lǐng)域應(yīng)用

也正是基于產(chǎn)業(yè)鏈的共同發(fā)力，自動(dòng)駕駛在近幾年間取得了快速發(fā)展，并有望迅速走入現(xiàn)實(shí)。對(duì)此，Lance Williams認(rèn)為：“我們對(duì)自動(dòng)駕駛的看法是積極的，2級(jí)和3級(jí)自動(dòng)駕駛汽車在未來(lái)幾年內(nèi)將穩(wěn)步增長(zhǎng)，在2021年和以后4級(jí)自動(dòng)駕駛將成型。”

為此，安森美半導(dǎo)體在9月的深圳光博會(huì)期間展示了第三代LiDAR掃描系統(tǒng)和高性能的成像方案。第三代LiDAR演示中的LiDAR系統(tǒng)接收器采用了MR-00116A20 1X16 硅光電倍增管(SiPM)陣列。成像方案包括100萬(wàn)像素圖像傳感器AR0143和200萬(wàn)像素圖像傳感器AR0233，用于駕駛員監(jiān)控系統(tǒng)，具有片上高動(dòng)態(tài)范圍(HDR)，降低了系統(tǒng)成本，單次曝光超過95 dB，微光性能出色，符合汽車安全完整性等級(jí)B級(jí)(ASIL-B)。以滿足3級(jí)自動(dòng)駕駛中駕駛監(jiān)控需求。

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多傳感器融合成必經(jīng)之路

雖然說(shuō)自動(dòng)駕駛在全球范圍內(nèi)已經(jīng)形成風(fēng)潮，并有望在2021年實(shí)現(xiàn)4級(jí)自動(dòng)駕駛，但是其想要真正走入現(xiàn)實(shí)也并非易事。從技術(shù)方面而言，目前自動(dòng)駕駛的痛點(diǎn)在于穩(wěn)定可靠的感知及認(rèn)知，包括清晰的視覺、優(yōu)質(zhì)的算法、多傳感器融合以及高效強(qiáng)大的運(yùn)算能力。其中，多傳感器融合也被認(rèn)為是自動(dòng)駕駛未來(lái)的重要發(fā)展趨勢(shì)。

目前用于自動(dòng)駕駛的傳感器主要有激光雷達(dá)、毫米波雷達(dá)以及攝像頭三類，其各具優(yōu)缺點(diǎn)。激光雷達(dá)具有高精度、高分辨率的優(yōu)勢(shì)，然而其易受雨霧等極端天氣影響，且成本居高不下，不利于大規(guī)模量產(chǎn)。雖然毫米波雷達(dá)可解決激光雷達(dá)的部分缺點(diǎn)，但是其探測(cè)距離易受元器件功率及潮濕環(huán)境影響。另一方面，如果不與其他傳感器配合使用，攝像頭在夜晚就顯得捉襟見肘了。

針對(duì)感知層的現(xiàn)狀，Lance Williams表示：“傳感器融合是具潛力的方案，也是迫在眉睫的挑戰(zhàn)。有效地開發(fā)和實(shí)施一個(gè)含多傳感器的方案也面臨著許多挑戰(zhàn)?！?/p>

具體而言，多傳感器融合就是將多個(gè)傳感器獲取的數(shù)據(jù)、信息集中在一起綜合分析以便更加準(zhǔn)確可靠地描述外界環(huán)境，從而提高系統(tǒng)決策的正確性。雖然在原理上看似簡(jiǎn)單，但是在自動(dòng)駕駛場(chǎng)景中則顯得充滿挑戰(zhàn)。多傳感器融合，需要對(duì)每個(gè)傳感器采集的信息進(jìn)行快速處理，從而讓高速行駛的汽車及時(shí)進(jìn)行反饋動(dòng)作，以應(yīng)對(duì)突發(fā)的交通情況。由此可見，多傳感器融合并不僅僅是硬件方面的協(xié)同配合，還包括決策層的算法和算力支持。

為此，安森美半導(dǎo)體在自動(dòng)駕駛感知層覆蓋了所有的傳感器方案，包括超聲波、成像、雷達(dá)、光達(dá)，可支持視覺、前視先進(jìn)駕駛輔助系統(tǒng)(ADAS)、車道偏離警告、自適應(yīng)巡航控制、乘員檢測(cè)、電子車鏡、駕駛員監(jiān)控和手勢(shì)識(shí)別。在決策層方面，還是關(guān)鍵廠商如Mobileye、NVIDIA和英特爾的主要供應(yīng)商。另外，在執(zhí)行層安森美半導(dǎo)體還提供用于致動(dòng)、控制和驅(qū)動(dòng)的各種產(chǎn)品。

對(duì)于未來(lái)的發(fā)展，Lance Williams也透露透漏自動(dòng)駕駛將成為安森美半導(dǎo)體汽車市場(chǎng)策略中的一個(gè)重點(diǎn)應(yīng)用。除了持續(xù)投資內(nèi)部發(fā)展之外，還將通過收購(gòu)進(jìn)行擴(kuò)展。例如，在過去的18個(gè)月里，安森美半導(dǎo)體收購(gòu)了IBM和SensL的76-81 GHz遠(yuǎn)程雷達(dá)技術(shù)，SensL可提供業(yè)內(nèi)最好的微光LiDAR 硅光電倍增管(SiPM)/單光子雪崩二極管(SPAD)。

小結(jié)：

站在現(xiàn)在的時(shí)間點(diǎn)上，自動(dòng)駕駛正在一步一步向我們迫近！想要真正意義上實(shí)現(xiàn)自動(dòng)駕駛，在產(chǎn)業(yè)鏈的積極配合下還有很多問題需要去攻克。目前來(lái)看，在硬件方面還沒有完全達(dá)到自動(dòng)駕駛要求，仍需要不斷完善，正如多傳感器的相互融合。