2018年自動(dòng)駕駛汽車(chē)傳感器展望

? 讓自動(dòng)駕駛汽車(chē)注意路況、看懂交通標(biāo)志、檢測(cè)對(duì)象并為其分類(lèi)、感知速度/軌跡以及其他車(chē)輛并不容易——更重要的是，它必須能自行在地圖上定位，才能確切地知道駕駛的目的地。

? ?高度自動(dòng)化的車(chē)輛在追蹤周?chē)h(huán)境時(shí)，必須依靠很多傳感器，包括攝像頭、雷達(dá)、超聲波、GPS天線(xiàn)，以及利用光脈沖測(cè)距的光達(dá)(Lidar)組件。每一種傳感器都有其優(yōu)缺點(diǎn)。

圖1：安裝在車(chē)輛上的一系列傳感器技術(shù)（來(lái)源：Yole?Développement）

視覺(jué)攝像頭　盲點(diǎn)檢測(cè)、側(cè)視(無(wú)后照鏡車(chē))、行車(chē)記錄儀、倒車(chē)輔助　立體攝像頭：識(shí)別LDWS與標(biāo)志的方向/距離　3D攝像頭　手勢(shì)識(shí)別　現(xiàn)場(chǎng)檢測(cè)、駕駛監(jiān)測(cè)　夜視攝像頭　檢測(cè)行人/動(dòng)物　LIDAR　3D周?chē)貓D　超聲波　停車(chē)、行人＆障礙物檢測(cè)　航位推算傳感器　測(cè)距　短距離雷達(dá)　前&后煞車(chē)　長(zhǎng)距離雷達(dá)　自動(dòng)巡航控制我們首先應(yīng)弄清楚如何*有效地填補(bǔ)傳感器固有的缺陷。**步可能更為重要，即開(kāi)發(fā)*佳策略，將不同的數(shù)據(jù)流結(jié)合起來(lái)，使關(guān)鍵信息不至于遺失。每一種傳感器都以自身的畫(huà)面更新速率傳送數(shù)據(jù)已經(jīng)是個(gè)問(wèn)題，傳感器融合就更復(fù)雜了——因?yàn)橛行﹤鞲衅魈峁┰紨?shù)據(jù)，而其他傳感器則提供自己的對(duì)象數(shù)據(jù)答案。 ?

2017年，我們看到了感知技術(shù)方面的一連串進(jìn)展。VSI?Labs創(chuàng)辦人兼負(fù)責(zé)人Phil?Magney表示：“感知是自動(dòng)駕駛汽車(chē)(AV)軟件堆棧的一個(gè)主要領(lǐng)域，而且在這方面還有很多**?！笨萍脊?、**供貨商和OEM一直急于取得自家公司缺乏或無(wú)法自主開(kāi)發(fā)的傳感器技術(shù)。同時(shí)，過(guò)去兩年來(lái)已經(jīng)出現(xiàn)了多家感知傳感器新創(chuàng)公司，其中有許多都關(guān)注尚處于萌芽階段的自動(dòng)駕駛汽車(chē)市場(chǎng)。英特爾收購(gòu)Mobileye2

017年汽車(chē)行業(yè)*大的收購(gòu)交易是英特爾(Intel)以153億美元買(mǎi)下Mobileye。

由于Mobileye已經(jīng)在**駕駛輔助系統(tǒng)(ADAS)和自動(dòng)駕駛汽車(chē)的汽車(chē)視覺(jué)領(lǐng)域占據(jù)明顯的**地位，收購(gòu)Mobileye之舉使得英特爾在自動(dòng)駕駛汽車(chē)競(jìng)賽中穩(wěn)居有利地位。尤其是考慮到視覺(jué)是自動(dòng)駕駛汽車(chē)中**不可或缺的傳感器技術(shù)，這項(xiàng)收購(gòu)案顯得更重要。英特爾表示打算將Mobileye的“計(jì)算機(jī)視覺(jué)、傳感、融合、地圖建構(gòu)和駕駛策略”與英特爾的“開(kāi)放計(jì)算平臺(tái)”相結(jié)合。Magney將攝像頭形容為“必備的傳感器”，他解釋說(shuō)，具有以高分辨率采集圖像的能力，才能讓攝像頭更有效地分類(lèi)對(duì)象。

現(xiàn)在的攝像頭還支持彩色顯示。那么弱點(diǎn)呢？Magney補(bǔ)充說(shuō)：“攝像頭的深度不如光達(dá)?！惫膺_(dá)：*熱門(mén)的領(lǐng)域在所有的傳感器技術(shù)中，光達(dá)是2017年交易量*大的市場(chǎng)。IHS?Markit的汽車(chē)電子和半導(dǎo)體**分析師Akhilesh?Kona列舉去年的收購(gòu)案，如福特(Ford)收購(gòu)了Princeton?Lightwave、通用汽車(chē)(General?Motors；GM)收購(gòu)光達(dá)公司Strobe，以及Continental買(mǎi)下Advanced?Scientific?Concepts?(ASC)的光達(dá)業(yè)務(wù)。Magney則稱(chēng)光達(dá)“仍然是*熱門(mén)的領(lǐng)域”，部分原因是光達(dá)在自動(dòng)駕駛中有相當(dāng)多用途。他解釋?zhuān)案叨茸詣?dòng)化的車(chē)輛需要一個(gè)具有定位資產(chǎn)的基本地圖，對(duì)此沒(méi)有任何東西能夠取代光達(dá)。這是**產(chǎn)品得以競(jìng)爭(zhēng)之處。”光達(dá)市場(chǎng)之所以如此熱門(mén)也由于新的激光技術(shù)出現(xiàn)。據(jù)Kona表示，一種波長(zhǎng)高于1,400nm的新雷射發(fā)射技術(shù)正興起中。這種新的波長(zhǎng)可望為光達(dá)帶來(lái)更高分辨率和更遠(yuǎn)射程。他補(bǔ)充說(shuō)，Princeton?Lightwave、Continental?和Luminar?Technologies三家公司都在開(kāi)發(fā)這種新的激光技術(shù)。

圖2：不同類(lèi)型的光達(dá)技術(shù)比較(來(lái)源：IHS?Markit）

同時(shí)，供貨商也通過(guò)開(kāi)發(fā)各種光束控制技術(shù)，不斷改善光達(dá)的耐用性、尺寸和成本。這些技術(shù)既有機(jī)械式也有MEMS和固態(tài)光達(dá)。據(jù)Magney介紹，機(jī)械式光達(dá)(如Velodyne?128信道的產(chǎn)品)由于能產(chǎn)生360度點(diǎn)云，非常適合建構(gòu)地圖。但是，對(duì)于部署量產(chǎn)車(chē)輛，基于固態(tài)組件——MEMS或光相位矩陣(OPA)的光達(dá)非常適合，它們也可以在其視野內(nèi)產(chǎn)生點(diǎn)云。成本更低的閃存(flash)組件也開(kāi)始崛起。

Magney指出，有些被設(shè)計(jì)成距離探測(cè)器，且成本低于100美元，但缺點(diǎn)是分辨率有限，無(wú)法對(duì)對(duì)象進(jìn)行分類(lèi)。毫米波雷達(dá)當(dāng)光達(dá)大步前進(jìn)時(shí)，雷達(dá)也并未停下腳步。繼恩智浦半導(dǎo)體(NXP?Semiconductors)在2016年**推出采用CMOS工藝技術(shù)的77GHz微型雷達(dá)芯片后，德州儀器(Texas?Instruments；TI)也在去年進(jìn)軍毫米波(mmWave)雷達(dá)市場(chǎng)。該公司宣稱(chēng)如今擁有*小尺寸的CMOS傳感器產(chǎn)品組合。

TI汽車(chē)毫米波雷達(dá)傳感器整合RF與模擬功能以及數(shù)字控制于單一芯片中（來(lái)源：TI）在雷達(dá)市場(chǎng)，競(jìng)爭(zhēng)的重點(diǎn)在于尺寸和**度。TI如今宣稱(chēng)可支持“小于4cm測(cè)距分辨率的高精度獨(dú)立傳感技術(shù)”。Magney表示：“我們對(duì)雷達(dá)的進(jìn)展感到滿(mǎn)意。毫米波雷達(dá)正熱。”他評(píng)論道：“雷達(dá)的分辨率越來(lái)越高，現(xiàn)在已能用于分類(lèi)物體，這是以前做不到的?！比欢玫姆直媛市枰嘈诺?，這意味著有更多數(shù)據(jù)需要處理。所以，Magney說(shuō)：“毫米波雷達(dá)需要有專(zhuān)門(mén)的處理器來(lái)處理這些數(shù)據(jù)，以及產(chǎn)生對(duì)象或點(diǎn)云?！贝送?，毫米波雷達(dá)還需要開(kāi)發(fā)工具以打造應(yīng)用。否則，龐大的資料難以被理解。

雷達(dá)除了能全天候工作外，其他的評(píng)價(jià)一向不優(yōu)。傳統(tǒng)的車(chē)用雷達(dá)無(wú)法看到攝像頭或光達(dá)所能看到的物體。更具體地說(shuō)，雷達(dá)看不到遠(yuǎn)方的物體，也無(wú)法區(qū)別所看到的東西。它們的處理速度不足以達(dá)到行駛于高速公路的要求。模擬波束成形2017年1月成立的新創(chuàng)公司Metawave期望通過(guò)其開(kāi)發(fā)的模擬波束成形技術(shù)來(lái)改變現(xiàn)況。Metawave采用PARC將超材料、雷達(dá)和天線(xiàn)商業(yè)化的**授權(quán)，在今年的CES展上推出該公司“完整雷達(dá)套件”的原型。該公司的超材料是布署在PCB上的小型軟件控制工程結(jié)構(gòu)。這些結(jié)構(gòu)據(jù)稱(chēng)能以特殊的方式控制電磁波束，這在以前通常只有在更大尺寸、更強(qiáng)大和成本更高的**系統(tǒng)中才能實(shí)現(xiàn)。

Metawave的模擬雷達(dá)技術(shù)基于電子可控天線(xiàn)，使用一根雙端口的天線(xiàn)：其中一個(gè)埠連接到Tx或Rx鏈路，另一個(gè)埠連接到MCU。MCU透過(guò)查找表(LUT)定義和控制天線(xiàn)的波束寬度和方向，從而使Metawave的模擬雷達(dá)實(shí)現(xiàn)微秒級(jí)速度的掃描（來(lái)源：Metawave）Metawave的雷達(dá)套件型兼容于各種雷達(dá)芯片。該公司宣稱(chēng)其基于超材料的模擬波束成形技術(shù)能**地控制雷達(dá)波束，在不犧牲分辨率的情況下提升工作速度和SNR。機(jī)器用成像數(shù)據(jù)盡管Mobileye目前仍是汽車(chē)視覺(jué)領(lǐng)域的領(lǐng)導(dǎo)廠(chǎng)商，Magney認(rèn)為其他公司也正迎頭趕上。

他說(shuō)：“任何人都可以獲得相同的成像器，打造適合于圖像識(shí)別的攝像頭。但問(wèn)題是你需要合適的處理器，以及緊密整合的算法?！比欢叭缃衲憧梢詮膸准倚酒局羞x擇一款高性能視覺(jué)處理器，并套用自家的算法?；蛘?，你可以用卷積神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)(CNN)來(lái)完成這項(xiàng)任務(wù)?！盡agney總結(jié)道：“目前，自動(dòng)駕駛汽車(chē)制造商已經(jīng)在攝像頭方面作了選擇。

多公司會(huì)將人工智能(AI)應(yīng)用于圖像中以取得結(jié)果?！比缓笫强偛课挥诎屠璧男聞?chuàng)公司Chronocam。該公司的傳感器技術(shù)并非針對(duì)人類(lèi)應(yīng)用，而是為機(jī)器感知和檢測(cè)而打造的。

Chronocam這款以事件為導(dǎo)向的傳感器技術(shù)還很新，尚未用于任何商用車(chē)，但已經(jīng)受到業(yè)界關(guān)注了；該公司期望該技術(shù)能徹底改變當(dāng)今CMOS圖像傳感器市場(chǎng)。例如，雷諾集團(tuán)(Groupe?Renault)于2016年底與Chronocam達(dá)成了戰(zhàn)略發(fā)展協(xié)議。正如Chronocam**執(zhí)行官所指，英特爾、英偉達(dá)(Nvidia)等GPU/CPU巨擘仍在試著找出更準(zhǔn)確、更快速處理大量數(shù)據(jù)的*佳方式。

然而，Chronocam專(zhuān)注的是為機(jī)器應(yīng)用簡(jiǎn)化和量身打造的成像數(shù)據(jù)采集。事件導(dǎo)向的傳感器目標(biāo)在于顯著減少數(shù)據(jù)負(fù)載，使車(chē)輛幾乎可以做出實(shí)時(shí)決策。定位讓汽車(chē)具有“自我意識(shí)”的**步是建構(gòu)地圖，并實(shí)時(shí)匹配至車(chē)輛在預(yù)先制作的地圖上看到的內(nèi)容。然后，車(chē)輛可以對(duì)其位置進(jìn)行三角測(cè)量和定位。Magney強(qiáng)調(diào)：“車(chē)子必須確切知道要去哪里，才能發(fā)展出‘情境感知’?！睋Q句話(huà)說(shuō)，如果希望高度自動(dòng)化的車(chē)輛能準(zhǔn)確定位，就需要使用光達(dá)。Magney指出，它們需要一個(gè)具有定位功能的基本地圖。不過(guò)，還有其他方法可以做到這一點(diǎn)。例如Nvidia?DriveWorks?SDK可實(shí)現(xiàn)基于圖像的定位。

DriveWorks工具庫(kù)包括地圖定位、HD地圖接口以及自我運(yùn)動(dòng)(egomotion)等。實(shí)時(shí)動(dòng)態(tài)定位(RTK)是另一種選擇，Magney補(bǔ)充說(shuō)。RTK可增強(qiáng)來(lái)自全球?qū)Ш叫l(wèi)星系統(tǒng)(如GPS、GLONASS、Galileo和北斗)的位置數(shù)據(jù)**度。Magney說(shuō)：“在一般情況下可能運(yùn)氣不錯(cuò)，但在城市地區(qū)，由于RTK需要高度依賴(lài)衛(wèi)星，可能無(wú)法有效發(fā)揮作用。”同時(shí)，英特爾/Mobileye正推廣其用于定位的道路體驗(yàn)管理(REM)技術(shù)。

Mobileye希望利用基于攝像頭的ADAS系統(tǒng)普遍性，發(fā)揮群體力量實(shí)時(shí)建立并維護(hù)一個(gè)**的環(huán)境地圖。演示視頻：https://www.youtube。。ｃｏｍ/watch?v=RK8dbq-LfM0新創(chuàng)公司在定位方面也有發(fā)揮的空間。據(jù)悉，DeepMap正致力于L4/L5級(jí)自動(dòng)駕駛汽車(chē)解決HD地圖建構(gòu)和定位，以及大數(shù)據(jù)管理方面的挑戰(zhàn)。

Magney指出，DeepMap使用攝像頭圖像和光達(dá)數(shù)據(jù)，有效地改善了目前的數(shù)字地圖。他補(bǔ)充說(shuō)，該公司計(jì)劃推出的是一項(xiàng)服務(wù)，而不只是一款產(chǎn)品。傳感器融合隨著自動(dòng)駕駛汽車(chē)收集到所有的傳感數(shù)據(jù)，*重要的就是傳感器融合的質(zhì)量。傳感器融合的結(jié)果決定了自動(dòng)駕駛汽車(chē)的決策和行為，也即**問(wèn)題。自動(dòng)駕駛汽車(chē)無(wú)法僅靠一個(gè)傳感器實(shí)現(xiàn)**駕駛，因此必須進(jìn)行傳感器融合。但Magney補(bǔ)充說(shuō)：“因?yàn)槟惚仨毻剿械膫鞲衅餍盘?hào)，所以融合是很困難的?！敝劣谑侨诤稀皩?duì)象”數(shù)據(jù)還是“原始”數(shù)據(jù)，業(yè)界對(duì)此的爭(zhēng)論才剛剛開(kāi)始，目前還沒(méi)有明確的答案。相較于對(duì)象數(shù)據(jù)，由于原始數(shù)據(jù)不會(huì)在轉(zhuǎn)換過(guò)程中發(fā)生遺失，大數(shù)的AI擁護(hù)者較支持這種數(shù)據(jù)融合途徑，Magney表示。但他補(bǔ)充說(shuō)，與原始數(shù)據(jù)融合有關(guān)的問(wèn)題包括：“你將需要大量的處理；你還需要有GB級(jí)的網(wǎng)絡(luò)，才能將這些信號(hào)傳送到整個(gè)車(chē)輛中?！毙聞?chuàng)公司DeepScale開(kāi)發(fā)了一種感知技術(shù)，能采集原始數(shù)據(jù)，而非對(duì)象數(shù)據(jù)，而且可以在嵌入式處理器上加速傳感器融合。DeepScale現(xiàn)正利用其深度神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)(DNN)從頭開(kāi)始做起——所使用的原始數(shù)據(jù)不僅來(lái)自圖像傳感器，還包括雷達(dá)和光達(dá)。?

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高低溫交變濕熱試驗(yàn)箱?技術(shù)規(guī)格：