激光雷達/視覺(jué)圖像傳感器，掌握著(zhù)自動(dòng)駕駛的命脈？

隨著(zhù)汽車(chē)自動(dòng)駕駛技術(shù)的發(fā)展，對于MEMS傳感器的需求也在快速增長(cháng)，這些傳感器被應用去汽車(chē)的安全、性能相關(guān)的領(lǐng)域，本文將會(huì )介紹對于自動(dòng)駕駛非常重要的激光雷達和視覺(jué)圖像傳感器。

市場(chǎng)研究機構IHS Markit預計2015年～2022年期間，汽車(chē)應用的MEMS市場(chǎng)的復合年增長(cháng)率將達6．9％，2022年將增長(cháng)至32億美元。

過(guò)去幾年，MEMS傳感器在強制安全系統中獲得了穩定的市場(chǎng)，如電子穩定控制系統和胎壓監測系統，這些系統在2015年期間的新款汽車(chē)中已經(jīng)獲得普及。獲益的MEMS供應商包括陀螺儀、壓力傳感器、加速度計以及前排和側面安全氣囊傳感器等。此外，汽車(chē)引擎應用的MEMS器件也正在穩定增長(cháng)，主要來(lái)自于日益增長(cháng)的引擎管理和尾氣處理應用。據麥姆斯咨詢(xún)消息，這些領(lǐng)域的MEMS出貨量到2019年將達到13．4億顆，2013年時(shí)這一數字為10．8億顆。

激光雷達

LiDAR系統使用的是旋轉激光束。寶馬、谷歌、日產(chǎn)和蘋(píng)果的無(wú)人駕駛試驗車(chē)用的就是這項技術(shù)。但要想在量產(chǎn)車(chē)上應用，價(jià)格必須大幅下降。業(yè)內普遍認為，再過(guò)幾年這個(gè)目標就能實(shí)現。

這套發(fā)射／接收組件和旋轉鏡面結合在一起，能掃描至少一個(gè)平面。鏡面不只反射二極管發(fā)出去的光，而且也能把反射回來(lái)的光再反射給接收器。通過(guò)旋轉鏡面，能夠實(shí)現 90到180度的視角，并且大大降低系統設計和制造的復雜度，因為鏡面是這里面唯一的運動(dòng)機構。

脈沖光以前被用于探測距離。探測距離的原理是基于光返回的時(shí)間，激光二極管發(fā)出脈沖光，脈沖光照射到目標物后反射一部分光回來(lái)，在二極管附近安裝一個(gè)光子探測器，它可以探測出返回來(lái)的信號，通過(guò)計算發(fā)射和探測的時(shí)間差就可以計算出目標物的距離。脈沖距離測量系統一旦被激活就能收集到大量的點(diǎn)云。

如果點(diǎn)云中有目標物，目標物就會(huì )在點(diǎn)云中呈現出一個(gè)陰影。通過(guò)這個(gè)陰影可以測量出目標物的距離和大小。通過(guò)點(diǎn)云可以生成周?chē)h(huán)境的3D圖像。點(diǎn)云密度越高，圖像越清晰。

視覺(jué)圖像傳感器

現在一個(gè)很廣泛的應用是將2D激光雷達與視覺(jué)傳感器相結合，不過(guò)相比于激光雷達，視覺(jué)傳感器低成本的特性，也讓其成為了在自動(dòng)駕駛解決方案中不可或缺的存在。

通過(guò)視覺(jué)傳感器的圖像識別技術(shù)對周邊環(huán)境進(jìn)行感知，對于自動(dòng)駕駛而言，除了知道在什么位置存在什么物體／行人之外，進(jìn)而像車(chē)輛發(fā)出減速剎車(chē)等指令來(lái)避免事故這一功能之外，是以圖像識別為基礎，能夠理解當前的駕駛場(chǎng)景，并學(xué)會(huì )處理突發(fā)事件。

視覺(jué)傳感器工作流程如果說(shuō)激光雷達的難度在于如何讓其性能能夠滿(mǎn)足自動(dòng)駕駛導航的需求，那么攝像頭的難度則在于從感知拔高到認知的這一過(guò)程。

以人眼來(lái)進(jìn)行類(lèi)比的話(huà)，人類(lèi)駕駛員在看到行人或車(chē)輛之后，會(huì )基于看到的景象對行人或車(chē)輛的下一步行動(dòng)有個(gè)預判，并根據預判來(lái)控制車(chē)輛。自動(dòng)駕駛車(chē)同樣需要這個(gè)「預判」的過(guò)程，而攝像頭就起到觀(guān)察的作用。自動(dòng)駕駛汽車(chē)必須能夠對車(chē)內人員、車(chē)外行人、車(chē)附近人們的行為進(jìn)行觀(guān)察、理解、建模、分析和預測。