自動(dòng)駕駛汽車傳感器技術(shù)將走向何方？

據(jù)麥姆斯咨詢報(bào)道，如今的自動(dòng)駕駛汽車依靠各種各樣的傳感器來提供必要的空間感知，以便在沒有駕駛員干預(yù)的情況下實(shí)現(xiàn)自動(dòng)駕駛。創(chuàng)新的雷達(dá)技術(shù)與冗余的眾多傳感器相輔相成，推動(dòng)自動(dòng)駕駛汽車的開發(fā)進(jìn)入革命性的下一階段，加速走進(jìn)我們的日常生活。

自動(dòng)駕駛汽車傳感器：路漫漫其修遠(yuǎn)兮

如今的自動(dòng)駕駛汽車依靠各種各樣的傳感器來提供必要的空間感知，以便在沒有駕駛員干預(yù)的情況下實(shí)現(xiàn)自動(dòng)駕駛。當(dāng)前的傳感器解決方案嚴(yán)重依賴可見光傳感器來提供周圍環(huán)境的三維（3D）細(xì)節(jié)。這些傳感器會(huì)受到與人類類似的限制，即在低能見度情況下（夜晚、雨、雪、霧、灰塵、低光照等），對(duì)距離的感知能力受限或性能會(huì)下降。

最新數(shù)據(jù)顯示，每年美國(guó)公民行駛的路程達(dá)3.5萬億英里，其中每9千萬英里就有一人車禍死亡。目前，在實(shí)際測(cè)試中，自動(dòng)駕駛汽車僅覆蓋了1200萬英里，每5600英里就需要一次人工“接管”。汽車傳感器和人工智能（AI）前面還有很長(zhǎng)的路要走。

人工智能（AI）無法獨(dú)立解決問題

目前市場(chǎng)上大多數(shù)車輛仍然依賴駕駛員來控制車輛，但可提供自主安全防護(hù)的高級(jí)駕駛輔助系統(tǒng)（ADAS），即處于自動(dòng)駕駛等級(jí)的L1-L2級(jí)。汽車行業(yè)正在為提供更高級(jí)別的自動(dòng)駕駛而努力，特斯拉最近宣布他們打算在今年早些時(shí)候推出新的自動(dòng)駕駛功能，新功能在導(dǎo)航和自動(dòng)駕駛軟件方面做了改進(jìn)。

但人工智能（AI）和機(jī)器學(xué)習(xí)的進(jìn)步能否完全滿足全自動(dòng)駕駛汽車的需求？

AI和機(jī)器學(xué)習(xí)已經(jīng)成為日常生活的一部分，但AI仍有很多無法獨(dú)立解決的問題。要獲得L3-L5級(jí)自動(dòng)駕駛汽車所需的空間感知能力，關(guān)鍵取決于車輛傳感器數(shù)據(jù)的保真度。保真度越高，最終的結(jié)果就越好。
未來的自動(dòng)駕駛汽車需要提高在所有天氣條件下的空間感知和辨別水平。它還要能夠區(qū)分靠近在一起的物體，以便精確地映射每個(gè)物體的x、y和z位置。

傳感器的重要性

作為人類，我們主要利用視覺結(jié)合聽覺、觸覺、嗅覺和平衡，來保證在日常生活中安全行動(dòng)。試想一下，當(dāng)我們的一個(gè)或多個(gè)感官被阻塞或失靈時(shí)，行動(dòng)會(huì)變得多么困難。我們的大腦必須更加努力的工作，以彌補(bǔ)保真度降低帶來的對(duì)情況誤判的風(fēng)險(xiǎn)。

一個(gè)很好的例子是當(dāng)我們看不見的時(shí)候。在移動(dòng)時(shí)，我們可通過使用平衡、觸摸和聲音來補(bǔ)償視覺，但這樣還是具有明顯的模糊性并降低了我們對(duì)周圍環(huán)境的確定性，所以我們的行動(dòng)要慢得多。

因此，簡(jiǎn)而言之，來自傳感器或傳感器組合的數(shù)據(jù)保真度越高，大腦（人工智能）解決問題的工作量就越少，并且模糊度越低，相對(duì)的信心和安全性就越高。

當(dāng)前傳感器的局限性

迄今為止，自動(dòng)駕駛汽車主要側(cè)重于模仿人類的許多功能，這包括復(fù)制了關(guān)鍵的人類或動(dòng)物的感官。如圖1：

? 視覺——用于實(shí)現(xiàn)高分辨率3D空間感知的立體相機(jī)和激光雷達(dá)（LiDAR）
? 聲音——用于判斷物體位置、速度和方向的超聲波和雷達(dá)傳感器
? 平衡——用于感應(yīng)運(yùn)動(dòng)的慣性和陀螺儀傳感器
? 位置——用于判斷地理位置和方向的磁力計(jì)和GPS

當(dāng)這些感知傳感器與AI融合，在天氣條件良好時(shí)，當(dāng)前的自動(dòng)駕駛汽車對(duì)已知環(huán)境持有足夠的信心，但對(duì)我們?nèi)祟惗?，還沒有足夠的信心對(duì)這些技術(shù)抱有完全的信任。

未來的傳感器

那么未來要獲得實(shí)現(xiàn)最高級(jí)別（L4級(jí)和L5級(jí)）的自動(dòng)駕駛水平所需的信心，汽車行業(yè)需要取得哪些進(jìn)步？當(dāng)前大量炒作的熱點(diǎn)在AI的發(fā)展，AI要能夠?qū)θ粘?chǎng)景提供與人類可比或增強(qiáng)的響應(yīng)。要做到這一點(diǎn)，AI需要的傳感器的數(shù)據(jù)遠(yuǎn)遠(yuǎn)超出簡(jiǎn)單的對(duì)人類感官的復(fù)制。

為了提高全天候的安全性，未來的傳感器需要在任何天氣條件下都能很好地運(yùn)行，將更少地依賴可見光傳感器作為主要傳感器，需要利用其他的尖端技術(shù)，如毫米波雷達(dá)。

高分辨率、高保真度雷達(dá)正在開發(fā)中，如今有的雷達(dá)能夠在各種天氣條件下為周圍環(huán)境創(chuàng)建詳細(xì)的圖像。眼見為實(shí)，如圖2。


這種令人興奮和創(chuàng)新的雷達(dá)技術(shù)，是推動(dòng)自動(dòng)駕駛汽車開發(fā)并加速進(jìn)入我們?nèi)粘Ｉ畹南乱淮锩约夹g(shù)。

來源：Plextek公司雷達(dá)技術(shù)研發(fā)經(jīng)理Clem Robertson