為了更準(zhǔn)確地捕捉周圍環(huán)境，提供性能冗余，自動(dòng)駕駛汽車中配備了大量互補(bǔ)的傳感器，包括毫米波雷達(dá)、攝像頭、激光雷達(dá)、紅外熱成像、超聲波雷達(dá)等。為充分發(fā)揮不同傳感器的各自優(yōu)勢(shì)，高階智駕感知系統(tǒng)勢(shì)必朝著多傳感器深度融合的方向演進(jìn)。
通過(guò)多傳感器的融合使用，自動(dòng)駕駛系統(tǒng)可以得到一個(gè)更加精確的結(jié)果模型，進(jìn)而提高自動(dòng)駕駛系統(tǒng)的安全性和可靠性。如毫米波雷達(dá)能夠彌補(bǔ)攝像頭受陰雨天影響的弊端，能夠識(shí)別距離比較遠(yuǎn)的障礙物，但是不能夠識(shí)別障礙物的具體形狀；激光雷達(dá)則可以彌補(bǔ)毫米波雷達(dá)不能識(shí)別障礙物具體形狀的缺點(diǎn)。因而要想融合不同傳感器的收集到外界數(shù)據(jù)為控制器執(zhí)行決策提供依據(jù)，就需要經(jīng)過(guò)多傳感器融合算法處理形成全景感知。
下面為大家介紹實(shí)現(xiàn)高級(jí)別自動(dòng)駕駛的三大關(guān)鍵傳感器：4D毫米波雷達(dá)、激光雷達(dá)及紅外熱成像。
4D毫米波雷達(dá)
毫米波雷達(dá)可以說(shuō)是最早應(yīng)用于量產(chǎn)自動(dòng)駕駛的傳感器，精度雖沒(méi)有激光雷達(dá)高，但在眾多傳感器類別中仍處于較高水準(zhǔn)，對(duì)霧、煙、灰塵的穿透能力極強(qiáng)，在惡劣天氣條件下，整體表現(xiàn)更好，主要作為測(cè)距和測(cè)速傳感器而存在。當(dāng)前，毫米波雷達(dá)的單車搭載數(shù)量仍處于較低水平。2022年1-8月，乘用車新車交付單車搭載毫米波雷達(dá)僅為0.86顆。
這倒不是說(shuō)傳統(tǒng)毫米波雷達(dá)性能并不優(yōu)秀，對(duì)于L2+級(jí)別的汽車，毫米波雷達(dá)高分辨率帶來(lái)的穩(wěn)定的點(diǎn)云收集是車輛完成360°環(huán)境感知的關(guān)鍵。但這還不夠，對(duì)L3、L4及以上的車型來(lái)說(shuō)，感知精度和融合效果則大打折扣。隨著今年4D毫米波雷達(dá)陸續(xù)開(kāi)始上車，2023年將是真正進(jìn)入規(guī)模化前裝量產(chǎn)的大年。根據(jù)Yelo 的預(yù)測(cè)，到2027年，全球4D毫米波雷達(dá)市場(chǎng)規(guī)模將達(dá)35億美元。
目前，市場(chǎng)上對(duì)于4D成像雷達(dá)的應(yīng)用，主要是兩個(gè)方向，其一是替代傳統(tǒng)低分辨率前向雷達(dá)，滿足高階智能駕駛多感知融合性能的提升。第二個(gè)主力應(yīng)用場(chǎng)景，就是行泊一體4D環(huán)繞高分辨率(分為點(diǎn)云增強(qiáng)和成像)雷達(dá)，性能會(huì)略低于前向雷達(dá)。
激光雷達(dá)
今年以來(lái)，“激光雷達(dá)上車”已經(jīng)成為了汽車智能化的最新“標(biāo)簽”，廣州車展上，包括小鵬G9、威馬M7、哪吒s、沙龍機(jī)甲龍等越來(lái)越多的車型都搭載了激光雷達(dá)。相較于普通雷達(dá)，激光雷達(dá)具有分辨率高，隱蔽性好，抗干擾能力強(qiáng)等優(yōu)點(diǎn)，被比喻為自動(dòng)駕駛車輛的“眼睛”，決定著自動(dòng)駕駛行業(yè)的進(jìn)化水平，是實(shí)現(xiàn)自動(dòng)駕駛落地“最后一公里“中極為重要的一環(huán)。
激光雷達(dá)在對(duì)信息精度具備苛刻要求的高級(jí)別自動(dòng)駕駛中具備不可替代的優(yōu)勢(shì)。目前，無(wú)論是造車新勢(shì)力，還是傳統(tǒng)主機(jī)廠，亦或是互聯(lián)網(wǎng)企業(yè)都在布局，帶動(dòng)激光雷達(dá)產(chǎn)能需求驟然攀升。據(jù)佐思汽研統(tǒng)計(jì)，2022年H1國(guó)內(nèi)乘用車新車激光雷達(dá)安裝量達(dá)到2.47萬(wàn)顆；2022年下半年，國(guó)內(nèi)擬交付的激光雷達(dá)新車達(dá)10余款，包括小鵬G9、威馬M7等，將大幅提升激光雷達(dá)上車量，預(yù)計(jì)全年總安裝量有望突破8萬(wàn)顆。
紅外熱成像
相比于傳統(tǒng)CIS和激光雷達(dá)，紅外熱成像在高動(dòng)態(tài)范圍、雨天、霧天、暗光及沙塵暴等多種場(chǎng)景下優(yōu)勢(shì)明顯，引入高等級(jí)的自動(dòng)駕駛方案是必然趨勢(shì)。集成紅外探測(cè)器的紅外熱成像設(shè)備由于能夠探測(cè)熱量因而特別適合區(qū)分行人和其他無(wú)生命障礙物，具有其他傳感器沒(méi)有的優(yōu)勢(shì)，而且不受雨霧煙霾和光照條件影響，觀測(cè)距離可至數(shù)百米遠(yuǎn)，未來(lái)將會(huì)在自動(dòng)駕駛領(lǐng)域占領(lǐng)一席之地。
此前，紅外熱成像未能實(shí)現(xiàn)“上車”的主要原因是價(jià)格居高不下。近年來(lái)，隨著紅外熱成像芯片等關(guān)鍵原材料的國(guó)產(chǎn)化，成本下行，在民用領(lǐng)域得到了廣泛的應(yīng)用，自動(dòng)駕駛將快速打開(kāi)紅外探測(cè)器市場(chǎng)的規(guī)模。中研產(chǎn)業(yè)研究院數(shù)據(jù)顯示，2020年中國(guó)紅外熱成像儀市場(chǎng)規(guī)模達(dá)66.8億美元，預(yù)計(jì)2021年將按10.8%的年復(fù)合增長(zhǎng)率繼續(xù)增長(zhǎng)，預(yù)計(jì)2025年中國(guó)紅外熱成像儀市場(chǎng)規(guī)模將達(dá)到123.4億美元。
結(jié)語(yǔ)：多傳感器融合的自動(dòng)駕駛方案是未來(lái)汽車發(fā)展的必然趨勢(shì)。將多個(gè)傳感器信息進(jìn)行融合，能夠彌補(bǔ)單個(gè)傳感器的局限，可以提高自動(dòng)駕駛系統(tǒng)的安全冗余性、數(shù)據(jù)可靠性等。但各個(gè)傳感器的坐標(biāo)系不同，數(shù)據(jù)形式不同，甚至采集頻率也不同，因此融合算法的設(shè)計(jì)并不是一件簡(jiǎn)單的任務(wù)。
原標(biāo)題：多傳感器融合趨勢(shì)下 實(shí)現(xiàn)高級(jí)別自動(dòng)駕駛的三大關(guān)鍵
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