汽車工程師已經(jīng)開發(fā)出半自動(dòng)駕駛汽車。全自動(dòng)駕駛汽車離現(xiàn)實(shí)不遠(yuǎn)了。根據(jù)最近的研究，到2035年，自動(dòng)駕駛（AD）可以創(chuàng)造3000億至4000億美元的收入。

      自動(dòng)駕駛汽車不僅展示了技術(shù)的先進(jìn)程度，而且還是一個(gè)有爭議的話題。人們對(duì)安全、技術(shù)故障、黑客攻擊和潛在的駕駛工作流失的擔(dān)憂是合理的。相反，情況可能正好相反。AD可以帶來更安全的乘車，更大的便利性，以及更多的生產(chǎn)力或空閑時(shí)間。未來的“司機(jī)”不必在交通上浪費(fèi)時(shí)間，而是可以將通勤時(shí)間花在工作、閱讀或趕上電視劇上。

      自動(dòng)駕駛汽車的一個(gè)關(guān)鍵組成部分是傳感器技術(shù)——準(zhǔn)確地說是異構(gòu)傳感器。傳感器數(shù)據(jù)使用人工智能 （AI） 和機(jī)器學(xué)習(xí) （ML） 進(jìn)行訓(xùn)練，以觀察和響應(yīng)周圍環(huán)境?；贏I和ML算法，車輛使用傳感器找到理想的路線，決定在哪里或不駕駛，檢測(cè)附近的物體，行人或其他車輛以避免碰撞，并對(duì)意外情況做出反應(yīng)。

      在自動(dòng)駕駛汽車的開發(fā)方面有兩個(gè)主要的努力。

      1. 使用攝像頭和計(jì)算機(jī)視覺進(jìn)行駕駛

      2. 采用傳感器融合（即使用異構(gòu)傳感器使汽車看到、傾聽和感知周圍環(huán)境）

      大多數(shù)工程師已經(jīng)確定AD只能通過車載攝像頭和計(jì)算機(jī)視覺取得成功。相反，傳感器融合是最安全、最可靠的選擇。

      自動(dòng)駕駛汽車中使用的傳感器技術(shù)主要有四種：

        ?相機(jī)

        ?激光雷達(dá)

        ?雷達(dá)

        ?聲納

      由于傳感器融合技術(shù)和快速改進(jìn)的人工智能，自動(dòng)駕駛汽車已經(jīng)開始被認(rèn)可為一種真正的未來可能性。預(yù)計(jì)到2030年，全球約12%的車輛注冊(cè)將是AD。

      至于失去駕駛工作，當(dāng)計(jì)算機(jī)被引入時(shí)，也提出了類似的擔(dān)憂，我們知道這項(xiàng)技術(shù)已經(jīng)在全球范圍內(nèi)創(chuàng)造了數(shù)百萬個(gè)就業(yè)機(jī)會(huì)。自動(dòng)駕駛汽車很可能也會(huì)增加汽車行業(yè)技能工作的必要性。

      讓我們探討一下實(shí)現(xiàn)自動(dòng)駕駛的傳感器技術(shù)。

      相機(jī)

      攝像頭已經(jīng)用于車輛的倒車、倒車駕駛、自適應(yīng)巡航控制和車道偏離警告。

      自動(dòng)駕駛汽車使用高分辨率彩色圖像攝像頭來獲得周圍環(huán)境的360度視圖。圖像可以從不同角度收集為多維數(shù)據(jù)和/或視頻片段。目前正在測(cè)試不同的圖像和視頻捕獲方法，以及人工智能技術(shù)的使用。有必要確保安全駕駛的可靠道路決策是可能的。這些是資源密集型任務(wù)。

      這種相機(jī)確實(shí)顯示出潛力，尤其是在先進(jìn)的人工智能和機(jī)器學(xué)習(xí)方面。高分辨率攝像頭可以正確檢測(cè)和識(shí)別物體、感知其他車輛的移動(dòng)、確定路線并可視化其 3D 環(huán)境。它們近似于人眼，使車輛能夠像真人駕駛的那樣駕駛。 

      但也有缺點(diǎn)。例如，相機(jī)的可見性取決于環(huán)境條件。由于相機(jī)是被動(dòng)傳感器，因此在低能見度條件下不可靠。紅外相機(jī)可能是一種選擇，但這些圖像必須由 AI 和 ML 解釋，這仍在進(jìn)行中。

      兩種類型的攝像頭傳感器用于 AD：單攝像頭或立體攝像頭。單聲道相機(jī)具有單個(gè)鏡頭和圖像傳感器。它只能拍攝二維圖像，可以識(shí)別物體、人和交通信號(hào)。然而，2D 圖像在確定物體的深度或距離方面沒有用處。這樣做需要高度復(fù)雜的 ML 算法，其結(jié)果值得懷疑。

      立體相機(jī)有兩個(gè)鏡頭和兩個(gè)圖像傳感器。它從不同角度同時(shí)拍攝兩張圖像。處理圖像后，相機(jī)可以確定物體的深度或距離，使其成為 AD 的更好選擇——除了低光下的能見度問題。

      一些開發(fā)人員將單攝像頭與測(cè)距技術(shù)（如激光雷達(dá)或雷達(dá)）和傳感器融合相結(jié)合，以準(zhǔn)確預(yù)測(cè)交通狀況。

      相機(jī)無疑在 AD 中發(fā)揮著重要作用。但是，他們需要幫助。

      激光

      雷達(dá) 激光雷達(dá) 是實(shí)現(xiàn)自動(dòng)駕駛車輛的重要技術(shù)之一。自 80 年代以來，它是一種用于地理空間傳感的成像技術(shù)。自動(dòng)駕駛汽車通常會(huì)在車頂安裝一個(gè)旋轉(zhuǎn)激光雷達(dá)傳感器。

      兩種類型的 LIDAR 傳感器可用于 AD。一種是安裝在車頂上的機(jī)械旋轉(zhuǎn)激光雷達(dá)系統(tǒng)。但這些系統(tǒng)通常成本高昂且對(duì)振動(dòng)敏感。固態(tài)激光雷達(dá)是另一種不需要旋轉(zhuǎn)的選擇。它們是自動(dòng)駕駛汽車的首選。

      激光雷達(dá)傳感器是有源傳感器。它基于飛行時(shí)間原理工作，向周圍發(fā)射數(shù)千束紅外激光束，并使用光電探測(cè)器檢測(cè)反射脈沖。激光雷達(dá)系統(tǒng)測(cè)量激光束發(fā)射與光電探測(cè)器檢測(cè)到激光束之間的時(shí)間。

      根據(jù)發(fā)射和檢測(cè)之間的時(shí)間，計(jì)算激光束以光速傳播的距離。根據(jù)不同脈沖覆蓋的距離創(chuàng)建三維點(diǎn)云。反射脈沖記錄為點(diǎn)云（即空間中代表3D對(duì)象的一組點(diǎn)）。

      這種激光雷達(dá)系統(tǒng)非常精確，可以檢測(cè)極小的物體。然而，與可見光相機(jī)一樣，激光雷達(dá)在低光能見度下不可靠，因?yàn)榧す饷}沖的反射會(huì)受到天氣條件的影響。另一個(gè)缺點(diǎn)是成本，以數(shù)千計(jì)。

      但激光雷達(dá)仍然對(duì)AD充滿希望，因?yàn)樾碌拈_發(fā)正在嘗試和測(cè)試。

      雷達(dá)

      雷達(dá)傳感器已經(jīng)用于許多車輛，用于自適應(yīng)巡航控制、駕駛員輔助、防撞和自動(dòng)制動(dòng)。通常，使用用于遠(yuǎn)程探測(cè)的 77GHz 雷達(dá)或用于短程探測(cè)的 24 GHz 雷達(dá)。短程雷達(dá) （24 GHz） 可達(dá) 30 米。防撞和停車輔助具有成本效益。遠(yuǎn)程（77 GHz）可達(dá)250米。它用于物體檢測(cè)、自適應(yīng)巡航控制和輔助制動(dòng)。

      雷達(dá)在檢測(cè)金屬物體方面非常出色。它可以與攝像頭一起使用，以準(zhǔn)確監(jiān)控周圍車輛的運(yùn)動(dòng)并檢測(cè)潛在的障礙物。 

      雷達(dá)的自動(dòng)駕駛能力有限，因?yàn)樗鼰o法對(duì)物體進(jìn)行分類。雷達(dá)數(shù)據(jù)可以檢測(cè)物體，但無法識(shí)別它們。充其量，低分辨率雷達(dá)可以支持單色攝像頭和激光雷達(dá)或立體攝像頭來處理低能見度的情況。

      聲納

      聲納技術(shù)也正在針對(duì)AD進(jìn)行測(cè)試，被動(dòng)聲納偵聽來自周圍物體的聲音，并估計(jì)物體與它們的距離。主動(dòng)聲納發(fā)射聲波并檢測(cè)回波，以根據(jù)飛行時(shí)間原理估計(jì)附近物體的距離。

      聲納可以在低能見度下運(yùn)行，但對(duì)于自動(dòng)駕駛汽車來說，它的弊大于利。聲速限制了聲納的實(shí)時(shí)操作，以實(shí)現(xiàn)安全AD。此外，聲納可能會(huì)產(chǎn)生誤報(bào)。最后，它可以在短距離內(nèi)檢測(cè)大型物體，但無法識(shí)別或分類它們。聲納僅用于意外情況下的防撞。

      慣性傳感器

      慣性傳感器，如加速度計(jì)和陀螺儀，在實(shí)現(xiàn)自動(dòng)駕駛方面非常有用。慣性傳感器可用于跟蹤車輛的運(yùn)動(dòng)和方向。它們可用于向車輛發(fā)出信號(hào)，使其在崎嶇不平的道路上穩(wěn)定或采取行動(dòng)以避免潛在事故。

      全球定位系統(tǒng)

      自我校正GPS是自動(dòng)駕駛的一項(xiàng)重要要求。使用基于衛(wèi)星的三角測(cè)量技術(shù)，GPS可以讓車輛在三維空間中精確定位汽車。

      有時(shí)，由于障礙物或欺騙，GPS信號(hào)不可用或受到干擾。在這種情況下，自動(dòng)駕駛汽車必須依靠本地蜂窩網(wǎng)絡(luò)和慣性傳感器的數(shù)據(jù)來準(zhǔn)確跟蹤汽車的位置。

      結(jié)論

      自動(dòng)駕駛汽車通常使用多個(gè)異構(gòu)傳感器。使用多個(gè)傳感器的一個(gè)優(yōu)點(diǎn)是用于備份 - 如果一個(gè)傳感器發(fā)生故障，另一個(gè)傳感器可以補(bǔ)償它。全自動(dòng)駕駛汽車需要使用來自不同傳感器的數(shù)據(jù)來確定周圍環(huán)境，需要傳感器融合技術(shù)。

      目前，在AD的開發(fā)中正在測(cè)試多種方法。一個(gè)依靠立體攝像頭來完全實(shí)現(xiàn)自動(dòng)駕駛。另一種方法是使用單色攝像頭提供360度視覺，結(jié)合激光雷達(dá)或雷達(dá)技術(shù)來感知距離。第三種方法是使用帶有雷達(dá)傳感器的立體攝像頭。

      AD可能需要帶有傳感器的相機(jī)來有效地分類和識(shí)別物體。雷達(dá)和激光雷達(dá)技術(shù)可以幫助使用傳感器融合來提供耐候的自動(dòng)駕駛解決方案。它們可以添加到 3D 元素中，確保更好地了解駕駛環(huán)境。

      聲納或超聲波傳感器也將發(fā)揮關(guān)鍵作用，因?yàn)樗鼈兙哂心秃蛐院秃侠淼某杀拘б妫峁┯行У姆雷埠蛻?yīng)急處理解決方案。自動(dòng)駕駛汽車最終將依賴于所有這些技術(shù)的某種組合。

      相關(guān)慣性傳感器產(chǎn)品型號(hào)：

        ?3DMGQ7-GNSS/INS輔助慣性導(dǎo)航系統(tǒng)

        ?3DMGX5-GNSS/INS輔助慣性導(dǎo)航系統(tǒng)

        ?3DMGX5-AHRS航姿參考系統(tǒng)傳感器

        ?3DMGX5-AR垂直參考單元（VRU）傳感器

        ?3DMGX5-IMU慣性測(cè)量單元傳感器

        ?G-LINK-200-8G無線加速度傳感器

        ?3DM-CX5-IMU高性能慣性測(cè)量單元傳感器

        ?3DMCX5-GNSS/INS高性能GNSS 導(dǎo)航傳感器

        ?3DMCV5-AR垂直參考單元傳感器。