自动驾驶汽车测试 - SAE报告

自动驾驶汽车测试特别报告

作者：Terry Costlow

所有的新型传感器都能探测更远的距离――并且分辨率更高――这有助于工程师开发更先进的高级驾驶辅助系统(ADAS)，实现更高等级的自动驾驶。

传感器是在高级驾驶辅助系统(ADAS)和未来高等级（SAE4-5级）自动驾驶车辆中使用的前沿技术。各级设计师都在努力寻找最佳的传感器、适宜的传感器数量以及理想的性能水平，以便捕获更远目标的数据，同时扩大视场(FOV)和提高分辨率。长期以来，一级供应商和原始设备制造商一直利用不同的传感器（雷达、摄像头和激光雷达）来提供冗余探测能力，并洞察车辆周围的情况。随着工程师和开发人员努力证明无人驾驶汽车可以安全行驶，首批公用的高等级自动驾驶车辆将装载大量传感器。自动驾驶出租车和班车将装载输入设备。ZF公司系统产品规划副总裁AndyWhydell表示：“在我们看来，第4-5级自动驾驶出租车最终至少要安装30个传感器甚至更多。有时，一些移动缓慢的目标也会给您驾驶车辆带来麻烦。”

最新一代的ADAS通常会使用多个雷达和摄像头。大多数人判断，这种ADAS已经达到了SAE第2级的高级水平。随着汽车制造商向着更高等级的自动化坚定迈进，传感器的数量还会增加，所使用的技术也会越来越成熟。甚至摄像头和雷达的供应商也普遍认为，大多数车辆将从一种传感器模态转变为包含各种类型传感器的多种模态。

德州仪器公司的毫米波车载雷达市场经理PrajaktaDesai表示：“对于所谓的2级plusADAS来说，我们看到要实现ADAS功能需要五个雷达传感器——两个在后角，两个在前角，一个在正前方。要达到3级，需要在侧面安装更多的传感器来实现360°覆盖。要达到4级或更高级别，我们认为可能需要综合利用所有感应模式（视觉、雷达和激光雷达）才能实现完全自动驾驶。”

种类繁多的传感器

大多数前视传感系统均依赖于多种传感器的组合。尽管仅采用一种技术也有可能实现完全自动驾驶，但通过结合使用摄像头、雷达和激光雷达，可提供冗余的感应能力，而且彼此之间还可以形成互补。“目前的任何传感器技术，无论是摄像头、激光雷达、雷达还是超声波，都无法独自实现自动驾驶功能。”ArnaudLagandré，大陆集团北美地区ADAS业务部副总裁断言“此外，我们需要了解冗余，因为传感器使。用了不同的物理原理。

当您径直驶向日落方向时，添加再多前视摄像头也无济于事——它们都将会一起失明。考虑到目前使用的三大传感器技术（摄像头、雷达和激光雷达），您应该始终至少采用两种不同物理原理的传感器，以确保在任何复杂的驾驶场景中都能安全感知环境。”传感器供应商正在继续扩展它们的功能，延长探测距离和提高分辨率。汽车制造商使用了类似于手机中使用的CMOS图像传感器，但大多数车载摄像头仍保持在1-2百万像素水平。不过，更高分辨率的车载摄像头已经开始发货。豪威科技公司汽车市场总监AndyHanvey表示：“对于CMOS成像传感器，讨论最广泛的挑战是制造像素更小、性能更高的传感器，例如更高的分辨率，并确保它们在极端温度下能够平稳运行。随着工艺水平的提高，分辨率增加到8百万像素，以便看到更远的距离。”

远程4D高分辨率成像雷达的出货量目前呈现出大幅增长——这些高性能雷达拥有的信号信道数量远远超过了当今大众乘用车市场中的大多数车辆。

改变信道数

雷达开发人员正在添加更多信道以提高分辨率和增加感应距离。当信道数增加一倍时，虚拟信道的数量会显著增加，从而使系统能够更准确地确定距离和识别目标。意法半导体ADAS事业部总经理MartinDuncan表示：“当雷达从2x2信道形式变为4x4信道形式时，分辨率是原来的四倍。四个发射机和四个接收机可以独立通信，也可以在不同时间进行通信，形成大量的虚拟信道。”专家指出，这些分辨率更高的传感器对于实现先进ADAS和高等级自动驾驶车辆至关重要。在公路上高速行驶时，它们可以让您有更多时间来确定前方情况，而在城市环境中以较慢速度行驶时，相同的雷达设备可以提供更宽广的视场。

Whydell说道：“远程4D高分辨率成像雷达的出货量目前呈现出大幅增长——这些高性能雷达拥有的信号信道数量远远超过了当今大众乘用车市场中的大多数车辆。我们远程雷达的探测距离可达350米。在高速行驶时，波束较窄；而在慢速行驶时，能量会像“洪水”漫灌一样扩散到更宽广的视场。”

工程师希望通过使用多个传感器获益，但设计造型师却不希望传感器破坏车辆优美的外观线条。这些相互矛盾的问题让传感器设计人员深感压力，也使得封装尺寸比过去更加重要。这个问题还会影响到连接传感器与控制器的线束。在过去几年中，雷达的尺寸在急剧缩小，这一方面是因为价格下降，另一方面则是因为雷达向更高频率发展。几年前，24GHz模块的价格还动辄超过100美元。而现在，77GHz设备大部分只卖50美元。这有助于提高雷达距离感应性能，同时可以减小尺寸和节省成本。

Duncan表示：“转向77GHz可以让封装变得更小，而同样大小的封装也可以挤进去更多东西——人们还可以在基本封装中加入天线。雷达电路板的价格非常昂贵，如果能将它们变小可以显著降低价格。”

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