自動駕駛相關的三大重要傳感器介紹

自動駕駛相關的三大重要傳感器介紹

周碧俊 發表於 2018-08-01 10:23:00

自動駕駛車輛想要在路上安全行駛，首要的是能夠準確感知周圍環境，如車輛、行人、交通標識等，需要搭載多種傳感器，包括攝像頭、毫米波雷達、LiDAR（雷射雷達）等。不同傳感器的原理和功能各不相同，能在不同場景中發揮各自優勢，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、應用現狀以及未來趨勢等，本文將在此基礎上進一步梳理相關傳感器代表企業和其技術及產品研發。

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

● 運用人工智慧算法：卷積神經網絡算法

● 將密集光流檢測和紋理檢測結合，為未來L4以上的自動駕駛做好準備

博世目前生產的攝像頭傳感器是按照ADAS等級的需求而設計，面向未來的自動駕駛，博世正在開發第三代前置攝像頭。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品。

首先，像素提高到200萬，同時支持的最大水平視角達到了正負50°，在75m範圍內都可以通過立體視覺產生視差進行空間檢測，技術核心是攝像頭功能安全等級提高到ASIL-B；其次，應用密集光流檢測法，該系統可識別路邊打傘的目標人群，能清晰地做好輪廓區分；同時，運用人工智慧算法，將卷積神經網絡算法集成在SOC（伺服器操作中心）上，加強對物體的檢測，區分路上目標哪些是人、哪些是車、哪些是可通行區域、哪些是道路標誌線等，即使在複雜工況下，也可做到高準確度的檢測；此外，將密集光流檢測和紋理檢測結合起來，為未來L4以上的自動駕駛做好準備，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

● 加入深度學習算法

● 擁有800萬像素和125°廣角

● 具備模塊化、可擴展和互連性等特徵

大陸集團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上加入深度學習算法，從而提高車輛的環境感知、駕駛路徑規劃及運動控制能力。

MFC 500的深度學習方法具有可拓展性，這意味著更多的數據、更強的計算能力和更高的性能。據悉，MFC 500多功能攝像頭將於2020年量產，其解析度最高可達800萬像素，並具有125°廣角，可更早地探測到交叉車流中的物體。

此外，MFC 500最重要的特徵還有模塊化和互連性，其硬體與軟體能夠通過神經網絡處理從簡單的物體探測，到快速的複雜情況分析等一切實現自動化駕駛的任務。

麥格納：EYERIS®攝像頭技術

● 提供逼真的360°全景的環境圖像

● 將集成時間按和開發成本降到最低

麥格納EYERIS®攝像頭技術包含多項功能，如拖車輔助、自動泊車、行人檢測和環視功能。該技術的一項最新應用是一款3D全景環視系統，用於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整顯示周圍環境的視角畫面；當在行駛道路上探測到障礙物時，系統將對駕駛員發出警報。

該系統為駕駛員提供了逼真的360°全景的環境圖像，並大幅提升了現有的泊車輔助系統所提供的鳥瞰圖質量。這項即時可用的創新技術將集成時間按和開發成本降到最低，使之成為了汽車製造商的簡單、經濟、高效的選擇。

2毫 米 波 雷 達

博世：第五代毫米波雷達

●第五代毫米波雷達帶寬提高到1.5個G

● 應用先進的技術原理進行無線電波調頻，滿足對多複雜目標高準確性的探測要求

博世計劃在2018年、2019年推出第五代毫米波雷達，在2021年左右推出至尊型毫米波雷達，這是為L3高速段以上開發的雷達。與第四代對比，第五代毫米波雷達不僅是帶寬從1個G提高到了1.5個G；同時也大大拓展了雷達可佔用帶寬，實現更高的反射量。第五代毫米波雷達對於很多目標，比如卡車，它的反射點會更多，同時對道路邊界的靜止目標將獲得更多反射還原，以實現更準確的環境建模。

尤為值得一提的是，博世應用了先進的技術原理進行無線電波調頻，可以滿足博世對多複雜目標的高準確性探測要求；同時，也應用了先進的天線發射方式以實現更長的角度和精度。

海拉：77GHz雷達傳感器

● RF-CMOS工藝實現緊湊化設計

● 雷達傳感器的自我診斷系統，這是實現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雷達傳感器投入批量生產，這也是ADAS的重要傳感設備。同時，海拉正在利用模塊化平臺的方法研發24GHz雷達傳感器，這有助於海拉實現將駕駛輔助系統應用於大眾市場這一目標。

面向未來的自動駕駛，77GHz雷達技術將變得越來越重要。海拉的77GHz雷達傳感器的核心射頻晶片是基於RF-CMOS工藝，其不僅具有射頻收發模塊，還高度集成了具有連續數位訊號處理的帶有自診斷的單片微波集成電路。這不僅可以實現緊湊化設計，為傳感器的安裝提供新的可能，諸如安裝在車身側面內部，以便於傳感器能360°無死角地識別整輛汽車周圍的環境，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，雷達傳感器的自我診斷系統一直監控所有功能的運行情況，這是實現高度自動駕駛的重要先決條件。

麥格納： ICON RADAR高清雷達

● 美國軍用技術血統

● 探測距離超過300m且4D掃描

● 具備頂尖的成像能力和極強的抗幹擾能力

麥格納的ICON RADAR採用了美國的軍事技術，具有環境探測精準、探測範圍廣和彈性高的特點，成為了高解析度汽車雷達一個新的標杆技術。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個維度持續掃描四維空間環境，探測並追蹤的物體數量比同類競品多100多倍，並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物體，比如護欄、路面雜物和減速帶等，並與車輛進行信息交互；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的抗幹擾能力，它將數據從192個虛擬接收器中融匯併入一個小巧的系統中，使解析度精度達到了一個新的高度。

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

加特蘭：77GHz毫米波雷達晶片

● 高集成和低成本

● 實現了業界最小的晶片功耗和晶片尺寸

2017年10月，加特蘭微電子科技量產發布了業界首款基於CMOS工藝的77GHz毫米波雷達射頻前端單晶片Yosemite。該晶片的創新首先在於材料和工藝的突破，帶來最大的兩個優勢——高集成和低成本；同時，Yosemite實現了雷達系統射頻前端的全集成，降低了板級設計難度，提高了射頻系統的批量穩定性和一致性；更重要的是，CMOS半導體工藝帶給晶片巨大的批量成本優勢；此外，通過電路設計的創新，Yosemite晶片的功耗指標低至業界同類產品的1/3~1/2，實現了業界最小的晶片功耗和晶片尺寸，而這對於下遊客戶來講都是實實在在的「好處」。

Yosemite晶片自發布後，廣受市場歡迎與認可。截至目前，已經有數十家客戶測試評估，幫助十多家客戶完成產品開發，其中包括tier1廠商、雷達模塊製造商等。終端市場覆蓋乘用車前裝、商用車前裝、商用車後裝等。

3激 光 雷 達

法雷奧： SCALA雷射掃描儀

● 探測距離可達150m，探測視野達145°

● 為周圍環境創建3D地圖，確切探測障礙物

法雷奧SCALA雷射掃描儀是目前市場上首款也是唯一一款量產的車規級雷射雷達，具有價格優勢。SCALA能夠探測靜止及移動物體，其探測距離可達150m，探測視野達145°，是自動駕駛汽車的核心部件。該技術通過為周圍環境創建3D地圖，可以確切探測障礙物，並對車輛進行精準定位，以確保車輛的整體安全。

2018年消費電子展（CES）上，法雷奧投資的法國Navya公司推出純電動無人駕駛計程車Autonom Cab，其安裝了7個法雷奧SCALA雷射掃描儀。

大陸集團：高清三維雷射掃描雷達

● 可捕獲並處理實時三維機器視覺

● 以高於50次/s的速度生成環境模型

大陸集團正致力於打造下一代環境模型，其研發的高清三維雷射掃描雷達能滿足監測汽車外圍環境的嚴格要求，可捕獲並處理實時三維機器視覺，不含任何機械組件。要處理和分析的數據量越大，需要的計算能力就越高，因此需要更強大的控制單元來構建和管理環境模型。環境模型表示各個傳感器和不同應用之間的中間軟體層。該層含有數據融合和預期設入的算法，旨在增強精度和可靠性，擴大各個傳感器的視野，充當不同功能的抽象層。

大陸集團的輔助和自動化駕駛控制單元將用作評估和解釋所採集信息的核心點，以高於50次/s的速度生成環境模型。高清三維雷射掃描雷達是生成完整的三維環境模型的核心組件。據了解，大陸集團計劃於2020年開始批量生產此產品。

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城市引導上，提供超強能力的域控制器

博世預計在2019年底向市場上推出量產的域控制器，搭載了自動駕駛L2、L3需用的中央行車大腦。在高速公路引導的高速段（L3）及未來的L4城市引導上，提供超強能力的域控制器，引入在基礎底層、特徵層面運算所需要的硬體加速，不排除像GPU硬體加速的晶片，提高域控制器的運算能力。

偉世通： DriveCore™

● 計算能力擴展性強

● 運算能力覆蓋500 GFLOPS-20 TFLOPS

● 加速基於傳感器的人工智慧算法的開發

偉世通的DriveCore™是一款安全可靠的域控制器，計算能力擴展性強，可以整合多個攝像頭、雷射雷達、雷達傳感器的數據。

DriveCore™有三大組成部分：Compute是一個模塊化、可擴展的硬體計算平臺，很容易適應各級自動駕駛技術的要求；Runtime提供的安全框架，使應用程式與算法能進行高性能的實時通信；Studio是基於PC的開發環境，它使汽車製造商可以為算法開發人員搭建生態系統，加速基於傳感器的人工智慧算法的開發。 DriveCore™是業內首款開放協作的平臺，提供強大的信息處理能力和先進開發軟體，促使自動駕駛系統的快速發展。

法雷奧 ：XtraVue超級視距

● 讓駕駛員對道路狀況一目了然

● 整合複雜數據，呈現直觀影像

法雷奧XtraVue超級視距集成了安裝於車身的遠程通訊天線、雷射掃描儀和法雷奧攝像系統。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；同時能將其它互聯車輛拍攝的流視屏和道路基建設施攝像頭拍攝的影像呈現在車內顯示屏上。

得益於現有公共4G網絡及車與車之間（V2V）網際網路的發展，這種技術能夠將這些複雜的數據整合在一起並且呈現出直觀的影像，提升車輛駕駛的視野範圍。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。

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