先不論車企宣傳語里L(fēng)2.9還是L3+，汽車?yán)锏膫鞲衅鞯拇_是越裝越多了。
無人駕駛?cè)蝾I(lǐng)軍者Waymo的第五代自動駕駛系統(tǒng)共有40個傳感器，其中包含29個攝像頭、6個毫米波雷達(dá)和5個激光雷達(dá)。國內(nèi)造車新勢力們在汽車智能化、自動化上也不遑多讓，蔚來ES8搭載了23個傳感器，小鵬P7的數(shù)量則是31個，超過特斯拉。
隨著汽車智能化變革的到來，全球的汽車科技公司，無論大小，都在致力于去掉汽車的方向盤，或者部分減弱人類駕駛員的作用。有的玩家在勇攀高峰進(jìn)擊L4級自動駕駛，有的循序漸進(jìn)從L1和L2級自動駕駛做起，但車載傳感器解決方案的市場蛋糕已經(jīng)越做越大。
市場研究公司Yole Développement發(fā)布的《2020年自動駕駛傳感器報(bào)告》預(yù)測，用于自動駕駛車輛的傳感器將在未來15年內(nèi)以51%的年復(fù)合成長率增長，感測硬件的總營收將在2032年達(dá)到170億美元，約合人民幣1115億元。
車載傳感器的千億級市場里，中國在研發(fā)和市場占有率上失了先機(jī)，攝像頭、毫米波雷達(dá)和激光雷達(dá)等車載傳感器行業(yè)被外商品牌壟斷多年，但已經(jīng)有部分國牌摩拳擦掌，力圖奪回國產(chǎn)傳感器的江湖地位。
攝像頭、毫米波雷達(dá)、激光雷達(dá)如何讓汽車像人類一樣感知環(huán)境？只依靠圖像識別能讓汽車達(dá)到全無人駕駛的級別嗎？車端之外，路端傳感器將怎樣幫助自動駕駛汽車更快實(shí)現(xiàn)落地？
汽車的“眼睛”與“耳朵”
與傳統(tǒng)汽車相對比，自動駕駛汽車的感知系統(tǒng)的主要工作是替代人類駕駛員的視覺系統(tǒng)：通過將感受的信息按照特定規(guī)則轉(zhuǎn)為電信號，傳輸?shù)狡嚨闹醒肟刂茊卧獏f(xié)助汽車自動駕駛。
自動駕駛歸根結(jié)底是要讓汽車變得智能，而關(guān)于人工智能如何幫助人類，業(yè)內(nèi)常有這樣的說法：當(dāng)前人工智能系統(tǒng)所擅長的領(lǐng)域與人類所擅長的領(lǐng)域恰恰相反。人類的邏輯分析能力遠(yuǎn)超AI，但人類在記憶和大數(shù)據(jù)分析等領(lǐng)域卻與AI相差甚遠(yuǎn)。
汽車感知系統(tǒng)也存在這樣的現(xiàn)象。人類司機(jī)只需憑借常識和認(rèn)知即可識別道路上的行人、車輛、信號燈等，并對應(yīng)做出加速減速、轉(zhuǎn)向等決策。而計(jì)算機(jī)想要完成同樣的操作卻非常困難，感知、識別就是第一大關(guān)。
目前自動駕駛的核心傳感器包括車載攝像頭、毫米波雷達(dá)、激光雷達(dá)，在ADAS系統(tǒng)中主要以攝像頭與毫米波雷達(dá)為主，而激光雷達(dá)則已成為大部分L3級以上自動駕駛汽車的必選品。
車載攝像頭，扮演的是人類“眼睛”的角色。
作為自動駕駛里最不可或缺的一個傳感器，攝像頭能分辨出障礙物的大小和距離，識別行人、車道線、交通標(biāo)識等，并將圖像信息通過算法分析，實(shí)現(xiàn)眾多預(yù)警和識別功能，如行人警示、車道保持、交通信號燈識別等等。根據(jù)鏡頭個數(shù)的不同，攝像頭可以分為單目、雙目和多目攝像頭。
攝像頭的主要優(yōu)點(diǎn)在于其分辨率高、成本低，人眼能夠快速捕捉海量信息，攝像頭也能夠獲取豐富的信息，但和人眼一樣受視野和環(huán)境影響。一個單目攝像頭最多能捕捉到50°范圍內(nèi)，能觀察的距離有限；在夜晚和雨雪等惡劣天氣下攝像頭的性能會迅速下降。
2018年3月，Uber的一輛自動駕駛汽車在亞利桑那州與一名橫穿馬路的女士相撞并致其死亡，主要原因是由于夜里光線條件差，經(jīng)過的路段又處于陰影中，沒有準(zhǔn)確辨認(rèn)行人。
毫米波雷達(dá)彌補(bǔ)了攝像頭的缺陷。相比人類的眼睛，它更像是蝙蝠的耳朵：蝙蝠幾乎不靠眼睛，而是通過耳朵發(fā)射超聲波、根據(jù)其反射的回音辨別物體、避開障礙飛行，因此也不受光線條件影響。
與蝙蝠飛行原理相似，毫米波雷達(dá)使用天線發(fā)射波長1-10mm、頻率24-300GHz的毫米波，通過處理目標(biāo)反射信號獲取汽車與其他物體相對距離、相對速度等環(huán)境信息，并根據(jù)信息對目標(biāo)追蹤分類，由電子控制單元結(jié)合車身動態(tài)信息進(jìn)行決策。
毫米波雷達(dá)的優(yōu)勢在于抗干擾能力強(qiáng)，對降雨、沙塵、煙霧等離子的穿透能力高于激光和紅外，但也存在如信號衰減大、易受到建筑物等阻擋、傳輸距離短等缺陷。
激光雷達(dá)與雷達(dá)工作原理類似，但其最大優(yōu)勢在于能夠利用多譜勒成像技術(shù)，創(chuàng)建出目標(biāo)清晰的3D圖像。
