為什么視覺(jué)系統對自動(dòng)駕駛至關(guān)重要

自動(dòng)駕駛汽車(chē)（AV）的承諾是，比人為控制的車(chē)輛安全得多，并大幅減少事故的發(fā)生。它需要眾多技術(shù)的支持，包括攝像頭、激光雷達、雷達、超聲波、車(chē)輛對一切（V2X）和全球定位系統（GPS）等。自動(dòng)駕駛汽車(chē)的最終目標是提供一輛無(wú)需人為干預的，可以在所有道路類(lèi)型、所有環(huán)境（城市、鄉村）和所有天氣條件中行駛的全自動(dòng)汽車(chē)——但實(shí)現這一目標還需要一些時(shí)間。在此之前，先進(jìn)駕駛輔助系統（ADAS）和自動(dòng)駕駛汽車(chē)將橫跨整個(gè)技術(shù)領(lǐng)域不斷演進(jìn)，沿著(zhù)國際自動(dòng)機工程師學(xué)會(huì )（SAE International）規定的 自動(dòng)駕駛級別 一步步向上發(fā)展，從L1級一直提升到L5級。

自動(dòng)駕駛汽車(chē)發(fā)展的關(guān)鍵因素之一是車(chē)載傳感器，它使汽車(chē)能“看清”道路，并幫助汽車(chē)了解周?chē)l(fā)生的事情——在大多數情況下，這種感測能力比任何人所能做到的都要好。自動(dòng)駕駛汽車(chē)需要能分辨其前進(jìn)途中出現的人或物，并識別出道路系統的各項特征，同時(shí)要不斷去應對各種交通問(wèn)題和我們每天在路上要處理的其他挑戰。為了邁過(guò)這些發(fā)展障礙，自動(dòng)駕駛汽車(chē)需要用到攝像頭、雷達、激光雷達和紅外線(xiàn)等一系列技術(shù)。

隨著(zhù)我們從L1級向L5級自動(dòng)駕駛發(fā)展，傳感器的數量會(huì )大規模增長(cháng)，為了處理傳感器所帶來(lái)的不斷增加的數據帶寬，需要大幅提升處理能力，以確保對世界交通領(lǐng)域內正在發(fā)生的事情進(jìn)行實(shí)時(shí)的信息提取和更新。處理能力是自動(dòng)駕駛汽車(chē)一個(gè)至關(guān)重要的組成部分，它的重要性不容低估，當我們討論傳感器及其在自動(dòng)駕駛汽車(chē)中的應用時(shí)，也應該將處理能力考慮在其中。

1   強大的功能帶來(lái)出色的處理能力

當一輛新車(chē)面世時(shí)，許多人都想知道引擎蓋下面有什么。對于自動(dòng)駕駛汽車(chē)來(lái)說(shuō)，更重要的是要知道后備箱里有什么，因為如今處理能力往往內置于后備箱中。整車(chē)廠(chǎng)（OEM）必須為其車(chē)輛配備必要的技術(shù)，以確保所有ADAS和自動(dòng)駕駛功能都能按照其設計來(lái)執行。圖形處理器（GPU）和神經(jīng)網(wǎng)絡(luò )加速器（NNA）將在這一發(fā)展過(guò)程中扮演關(guān)鍵的角色。

GPU已經(jīng)允許汽車(chē)制造商將多個(gè)攝像頭的數據流拼接在一起，以創(chuàng )建360度汽車(chē)環(huán)繞視圖。NNA則可以支持多核人工智能（AI）芯片進(jìn)行大規模并行計算，實(shí)現道路標志識別、行人檢測和自動(dòng)駕駛等功能。隨著(zhù)開(kāi)始整合大量的傳感器，移動(dòng)出行將在未來(lái)10到20年迅速向自動(dòng)駕駛邁進(jìn)。下面讓我們來(lái)了解一些傳感器系統，它們將助力全自動(dòng)駕駛汽車(chē)成為現實(shí)。

2   攝像頭

多年來(lái)，攝像頭一直是汽車(chē)中的主要設備，其首要功能就是在倒車(chē)時(shí)提供更好的視野。除了現在各地區的行業(yè)機構強制要求的倒車(chē)攝像頭之外，攝像頭也正在成為強化ADAS功能的基本要求，以及自動(dòng)駕駛汽車(chē)的關(guān)鍵要素。攝像頭可以作為汽車(chē)的眼睛，以類(lèi)似人眼的方式觀(guān)察道路上的各種細節。更高的分辨率意味著(zhù)可以從更遠的距離探測目標，并了解其情況。由于攝像頭是唯一能夠檢測顏色的傳感器，因此它們是實(shí)現交通信號燈檢測、道路標志讀取等功能的基本要素。它們可以輔助自適應巡航控制和緊急制動(dòng)功能，也可以作為自動(dòng)化解決方案中的主傳感器。

3   激光雷達

激光雷達（LIDAR，Light Detection and Ranging，光探測和測距）幾乎在每一輛進(jìn)行測試的自動(dòng)駕駛汽車(chē)上都可以找到。激光雷達旨在提供一個(gè)完整的360度全景視圖，它使用激光脈沖以三維“點(diǎn)云”的形式實(shí)現車(chē)輛周邊環(huán)境的可視化。該技術(shù)已經(jīng)極為成功地幫助許多整車(chē)廠(chǎng)將自己在自動(dòng)駕駛汽車(chē)方面的雄心壯志付諸實(shí)踐。它的功能足夠強大，可以獨立工作；它的功能也非常全面，可以與其他傳感器配合使用。還可以使用多個(gè)激光來(lái)實(shí)現更強大的自動(dòng)駕駛汽車(chē)功能。目前在自動(dòng)駕駛汽車(chē)系統中，激光雷達還是一個(gè)昂貴的選擇，許多公司正致力于降低其成本，從而使汽車(chē)制造商可以在中檔和高檔車(chē)型中使用。

4   雷達

雷達已經(jīng)在飛機上使用了數十年，不過(guò)它很快就會(huì )成為未來(lái)移動(dòng)出行領(lǐng)域一項必不可少的技術(shù)。攝像頭和激光雷達很適合觀(guān)察汽車(chē)的周邊環(huán)境，而雷達在檢測被自然或人造障礙物阻擋的運動(dòng)物體方面則格外有用。例如，當鹿隱藏在樹(shù)的后面時(shí)，肉眼是無(wú)法看到的，但是雷達可以探測到鹿的存在，并顯示警告或自動(dòng)減速以防止發(fā)生碰撞。雷達往往采用窄聚焦的遠程波束或大面積的低頻波束，來(lái)探測汽車(chē)前方周邊區域中的物體。雷達的優(yōu)勢在于能及早地探測到物體并了解其速度和方向。這對于預測車(chē)輛視野中其他交通參與者的移動(dòng)路徑至關(guān)重要。

5   聲吶

潛艇依靠聲吶技術(shù)來(lái)探測海洋，并避免與船只、動(dòng)物及其他潛艇發(fā)生碰撞?，F在，這項技術(shù)以傳感器的形式進(jìn)入了移動(dòng)出行領(lǐng)域，該傳感器可以通過(guò)檢測反射聲波來(lái)確定物體相對于車(chē)輛的位置。這對于確定行人在人行橫道上的位置非常有用，甚至可以發(fā)現潛藏在附近的小動(dòng)物。和雷達一樣，該技術(shù)也可以在各種環(huán)境條件下檢測運動(dòng)物體。

6   紅外線(xiàn)

紅外傳感器在手機和其他電子產(chǎn)品中很常見(jiàn)，可以提高圖像質(zhì)量、人臉識別能力，以及其他多項特性。自動(dòng)駕駛汽車(chē)也可以使用紅外傳感器，而且很可能是與其他技術(shù)結合使用。例如，如果用紅外傳感器構建一個(gè)熱成像攝像頭，那么紅外線(xiàn)就可以幫助車(chē)輛在雨、霧、塵土和煙霧等環(huán)境中看得更清楚。這一功能幾乎可以使路上行駛的每一輛汽車(chē)在雨天和霧天受益，而且還可以造就令人難以置信的機會(huì )使自動(dòng)駕駛汽車(chē)不受塵土或煙霧的干擾。請想象一下，當急救人員使用這種車(chē)輛時(shí)將擁有多么大的優(yōu)勢。

7   移動(dòng)出行的未來(lái)

Imagination的嵌入式GPU可以提供市場(chǎng)領(lǐng)先的性能、低功耗和小尺寸等優(yōu)勢，同時(shí)可以支持行業(yè)最新的應用編程接口（API）。這些優(yōu)勢使我們的IP非常適合于滿(mǎn)足汽車(chē)行業(yè)所需的高性能，即使是支持多個(gè)屏幕。我們的GPU還可以為未來(lái)基于A(yíng)DAS的計算應用提供其所需的GFlops（每秒10億次浮點(diǎn)運算）級別的處理能力。

無(wú)論是為了避免與另一輛突然停住的汽車(chē)相撞而剎車(chē)，還是防止駕駛員偏離車(chē)道，視覺(jué)系統都可以挽救生命，并避免產(chǎn)生高昂的維修費用。但它們也需要足夠的處理能力，以確保所有車(chē)載傳感器的功能都得到充分利用。