自動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，推動自動駕駛汽車的開發(fā)進(jìn)入革命性的下一階段，加速走進(jìn)我們的日常生活。

自動駕駛汽車傳感器：路漫漫其修遠(yuǎn)兮

如今的自動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），對距離的感知能力受限或性能會下降。

最新數(shù)據(jù)顯示，每年美國公民行駛的路程達(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)際測試中，自動駕駛汽車僅覆蓋了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）前面還有很長的路要走。

人工智能（AI）無法獨(dú)立解決問題

目前市場上大多數(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)的高級駕駛輔助系統(tǒng)（ADAS），即處于自動駕駛等級的L1-L2級。汽車行業(yè)正在為提供更高級別的自動駕駛而努力，特斯拉最近宣布他們打算在今年早些時(shí)候推出新的自動駕駛功能，新功能在導(dǎo)航和自動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級自動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。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)，行動會變得多么困難。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周圍環(huán)境的確定性，所以我們的行動要慢得多。

因此，簡而言之，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)前的自動駕駛汽車對已知環(huán)境持有足夠的信心，但對我們?nèi)祟惗?，還沒有足夠的信心對這些技術(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)最高級別（L4級和L5級）的自動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鼍疤峁┡c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)超出簡單的對人類感官的復(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)，是推動自動駕駛汽車開發(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