傳感器的發(fā)展趨勢
?。?）微型化
微型傳感器是基于半導(dǎo)體集成電路技術(shù)發(fā)展的MEMS（microelectro-mechanicalsystems微電子機械系統(tǒng)）技術(shù)，利用微機械加工技術(shù)將微米級的敏感組件、信號處理器、數(shù)據(jù)處理裝置封裝在一塊芯片上，具有體積小、成本低、便于集成等明顯優(yōu)勢，并可以提高系統(tǒng)測試精度?，F(xiàn)在已經(jīng)開始用基于MEMS技術(shù)的傳感器來取代已有的產(chǎn)品。隨著微電子加工技術(shù)特別是納米加工技術(shù)的進一步發(fā)展，傳感器技術(shù)還將從微型傳感器進化到納米傳感器。微型傳感器的研制和應(yīng)用將越來越受到各個領(lǐng)域的青睞。
?。?）智能化
智能化傳感器是由一個或多個敏感元件、微處理器、外圍控制及通訊電路、智能軟件系統(tǒng)相結(jié)合的產(chǎn)物，它兼有監(jiān)測、判斷、信息處理等功能。與傳統(tǒng)傳感器相比，它具有很多特點。例如，它可以確定傳感器工作狀態(tài)，對測量資料進行修正，以便減少環(huán)境因素如溫度、濕度引起的誤差；它可以用軟件解決硬件難以解決的問題；它可以完成資料計算與處理工作等。而且智能傳感器的精度、量程覆蓋范圍、信噪比、智能水平、遠程可維護性、準(zhǔn)確度、穩(wěn)定性、可靠性和互換性都遠高于一般的傳感器。
?。?）仿生化
仿生傳感器是通過對人的種種行為如視覺、聽覺、感覺、嗅覺和思維等進行模擬，研制出的自動捕獲信息、處理信息、模仿人類的行為裝置，是近年來生物醫(yī)學(xué)和電子學(xué)、工程學(xué)相互滲透發(fā)展起來的一種新型的信息技術(shù)。隨著生物技術(shù)和其他技術(shù)的進一步發(fā)展，在不久的將來，模擬生體功能的仿生傳感器將超過人類五官的能力，完善目前機器人的視覺、味覺、觸覺和對目標(biāo)物體進行操作的能力。我們將看到仿生傳感器應(yīng)用的廣闊前景。
傳感器研發(fā)趨勢
1、技術(shù)向高階延展
3D激光雷達的出現(xiàn)是為了滿足系統(tǒng)對于實時空間感知的需求而出現(xiàn)的，無人駕駛汽車、無人機等自主移動式機器人出于空間識別、自主避障、規(guī)劃路線的目的，需要一個傳感器能夠?qū)崟r對于周邊環(huán)境進行掃描，從而獲知周邊障礙物和道路的距離信息，由此3D激光雷達應(yīng)運而生。
3D激光雷達的研發(fā)過程本質(zhì)上是激光測距技術(shù)的升維，和實現(xiàn)的需求逐步升級的過程，激光測距技術(shù)是3D激光雷達的基礎(chǔ)。最早激光測距儀的出現(xiàn)，解決了點到點一維距離測量的需求;然后2D激光雷達的出現(xiàn)，解決了在一個扇形平面內(nèi)感知接近物體的需求，測量的是平面內(nèi)的距離;如今3D激光雷達，通過高速變化激光投射角度，對周邊環(huán)境實時掃描獲取距離信息，解決了在三維空間內(nèi)的障礙物和環(huán)境識別需求，測量的是三維空間內(nèi)的距離。
3D激光雷達應(yīng)用最熱門的領(lǐng)域莫過于無人駕駛汽車，以3D激光雷達為主導(dǎo)的無人駕駛感知系統(tǒng)是當(dāng)今無人駕駛領(lǐng)域采取的主流技術(shù)路線，但是3D激光雷達的成本一直是此技術(shù)路線的痛點。以生產(chǎn)3D激光雷達最為知名的Velodyne公司的產(chǎn)品為例，三款產(chǎn)品按性能最高到底的售價分別為8萬美元、2萬美元、8千美元。在無人駕駛汽車研發(fā)測試階段，包括谷歌、百度在內(nèi)的科研機構(gòu)一直采用8萬美元的版本進行測試，據(jù)了解，谷歌無人駕駛汽車的總成本約為30多萬美元，而該款64線型的3D激光雷達HDL-64占整車成本的25%。
2、成本隨應(yīng)用降低
經(jīng)過了研發(fā)第一階段技術(shù)創(chuàng)新以后，成本過高是以3D激光雷達為主的無人駕駛感知系統(tǒng)的主要問題，傳感器生產(chǎn)公司對于激光雷達研發(fā)的關(guān)注點從功能增強轉(zhuǎn)變?yōu)槌杀究刂?，由此進入了研發(fā)第二階段：降低成本以實現(xiàn)產(chǎn)業(yè)化應(yīng)用。
在素有“電子消費領(lǐng)域科技風(fēng)向標(biāo)”之稱的2016CES大會上，激光雷達科技企業(yè)Velodyne和Quanergy都展出了新型3D激光雷達。Velodyne的PuckAuto和Quanergy的S3與之前相比都是小型化的改良產(chǎn)品。
Velodyne公司的PuckAuto采用32線激光，掃描范圍達200米，可以認(rèn)為是VLP-16的加強版，相比于VLP-16更加切合于無人駕駛汽車的使用需求，相比于另外兩款產(chǎn)品價格成本更低。該公司已與福特公司達成合作意向，未來福特公司的無人駕駛汽車Fusion將配置2臺PuckAuto，并且Velodyne公司負責(zé)人稱他們將進一步降低產(chǎn)品成本，目標(biāo)控制在1000美元以下。
Quanergy公司的S3是與德爾福公司合作開發(fā)的固態(tài)激光雷達，采用8線激光，內(nèi)部無旋轉(zhuǎn)部件，可集成于整車內(nèi)。在此前的報道中，Quanergy公司的CTO表示每臺S3成本在200美元。價格極低的原因在于產(chǎn)品的配置，“8線”、“固態(tài)”這兩個特性決定了成本的有效控制?！肮虘B(tài)”意味著不能360度轉(zhuǎn)動，只能探測前方，但探測范圍的不足，可以用數(shù)量來彌補，在車身四角布置四臺或六臺S3，是德爾福無人駕駛汽車所探索的方案。
通過這兩個美國科技企業(yè)在2016CES上發(fā)布的新產(chǎn)品，我們可以得知激光雷達的技術(shù)特性正逐步切合無人駕駛領(lǐng)域的產(chǎn)業(yè)化需求，去除測試階段的冗余硬件配置后，成本有望大幅降低。