1、前言
今年號稱是激光雷達元年！各廠家紛紛發(fā)布搭載激光雷達的車型，不光是新勢力，如小鵬、蔚來，也包括傳統(tǒng)汽車廠家，如上汽、長城、北汽等，都是計劃今明兩年量產(chǎn)。
同時，毫米波雷達數(shù)量，也從1~5顆拓展到6~8顆，已有應用4D成像雷達車型；攝像頭，除了前視和環(huán)視攝像頭，側(cè)向4顆+后向1顆攝像頭已基本成為標配。
這里簡單梳理下自動駕駛傳感器方案發(fā)展路線（乘用車），以及各類型傳感器發(fā)展趨勢。
國內(nèi)搭載激光雷達車型（來源網(wǎng)絡）
2、傳感器選擇與布置
乘用車自動駕駛發(fā)展，根據(jù)應用的場景不同可分為：行車自動駕駛和泊車自動駕駛。
由于行車和泊車運行場景有很大不同，在傳感器選擇上很大區(qū)別。同時，需要綜合考慮各類型傳感器性能、成本、布置位置等因素。
1）傳感器選擇
行車主要運行工況為中高速，需要選用檢測距離較遠的傳感器。目前應用傳感器主要有：攝像頭、毫米波雷達、激光雷達。
泊車運行在低速，一般選用檢測距離10m內(nèi)傳感器。目前應用傳感器主要有：超聲波雷達、魚眼攝像頭。
在數(shù)據(jù)處理上進行融合，充分利用各類型傳感器優(yōu)勢。
車載環(huán)境感知傳感器概況（來源網(wǎng)絡）
自動駕駛行車系統(tǒng)傳感器綜合比較（來源網(wǎng)絡）
2）傳感器布置
車輛周邊區(qū)域，可以大致劃分為4大區(qū)域：正前區(qū)域A、側(cè)前區(qū)域B、側(cè)向區(qū)域C、后向區(qū)域D和側(cè)后區(qū)域E（如下圖）：
-對于行車自動駕駛，A區(qū)域是重中之重，布置傳感器也最為豐富。最遠感知距離一般需要200m以上；其次是側(cè)后E區(qū)域和測前B區(qū)域，用于變道和橫穿等場景，最遠感知距離一般需要80m以上。
-對于泊車自動駕駛，需要對車輛四周全覆蓋。由于泊車時速度一般在10km/h內(nèi)，感知距離范圍在10m內(nèi)就能滿足要求。
傳感器布置位置（來源網(wǎng)絡）
特斯拉傳感器方案（來源網(wǎng)絡）
3、傳感器方案發(fā)展階段
1）行車傳感器方案
行車自動駕駛發(fā)展可大致分三個階段：單車道自動駕駛輔助、多車道自動駕駛輔助和點對點自動導航駕駛。
-單車道自動駕駛輔助：通過前視單目攝像頭或前向毫米波雷達，可實現(xiàn)自動緊急制動AEB和自適應巡航ACC功能。毫米波雷達的優(yōu)勢在于對車輛速度的探測，而攝像頭的優(yōu)勢在于識別車道線和對障礙物分類。前視單目攝像頭和前向毫米波雷達結(jié)合一起應用，可實現(xiàn)單車道高速駕駛輔助HWA和交通擁堵輔助TJA功能。
-多車道自動駕駛輔助：要實現(xiàn)變道輔助，需要增加傳感器對鄰道環(huán)境進行感知。通常在車尾部兩角各增加1個毫米波雷達，實現(xiàn)對車輛側(cè)后環(huán)境感知。進一步，可增加車前毫米波角雷達，拓展側(cè)前環(huán)境感知，實現(xiàn)路口輔助JA、緊急車道保持ELK、緊急轉(zhuǎn)向輔助ESA等功能。
-點對點自動導航駕駛：要實現(xiàn)從一個點到另個點全自動駕駛，需要對車輛周邊環(huán)境進行全方位感知，同時增加冗余。一般需要前視增加激光雷達、側(cè)視和后視增加攝像頭和毫米波實現(xiàn)增強感知，同時，增加高精地圖和慣性導航進行定位。
自動行車，目前發(fā)展到點對點自動導航駕駛階段。主流傳感器方案為：激光雷達x1~3+毫米波雷達x5~8+ADS攝像頭x7~10。
自動行車方案路線
2）泊車傳感器方案
泊車自動駕駛發(fā)展大致可分四個階段：倒車輔助、自動泊車、記憶泊車和代客泊車。
-倒車輔助：通過倒車雷達和全景影像，實現(xiàn)倒車時碰撞預警和提供車輛四周環(huán)境影像輔助倒車。倒車雷達，一般車前、車后各安裝4顆超聲波雷達；全景影像，一般在車輛四周共安裝4顆魚眼攝像頭。
-自動泊車：在倒車雷達基礎(chǔ)上，車側(cè)兩邊各增加2個長距超聲波泊車雷達識別車位，達到共12顆超聲波雷達，實現(xiàn)自動泊車。進一步，可與全景攝像頭融合，實現(xiàn)對線性車位感知，增強實現(xiàn)自動泊車場景。也可與鑰匙、手機APP結(jié)合，實現(xiàn)在駕駛員監(jiān)控下的遙控泊車功能。
-記憶泊車：實現(xiàn)100m內(nèi)尋跡泊車。不需要額外加裝傳感器，但泊車系統(tǒng)需要融合前視行車攝像頭數(shù)據(jù)，通過VSLAM構(gòu)建地圖。進一步，可跟后視行車攝像頭數(shù)據(jù)融合，實現(xiàn)尋跡倒車功能。
-代客泊車：實現(xiàn)1km內(nèi)自動泊車。需要增加高精地圖和慣性導航定點，同時跟停車場系統(tǒng)結(jié)合，實現(xiàn)停車場內(nèi)無人自動駕駛泊車。
自動泊車，目前發(fā)展到記憶泊車/代客泊車階段，各廠家傳感器方案都是采用超聲波雷達x12+環(huán)視攝像頭x4方案，同時，需要與行車傳感器融合。
自動泊車方案路線（來源網(wǎng)絡）
4、傳感器技術(shù)發(fā)展與應用
1）攝像頭
根據(jù)布置位置，車載攝像頭可分為：前置攝像頭（含ADS攝像頭、行車記錄儀、夜視、環(huán)視前置攝像頭等）、側(cè)置攝像頭、后置攝像頭和內(nèi)置攝像頭。
對于高階自動駕駛，ADS攝像頭一般為7～10顆。側(cè)視和后視通常共5顆，差異主要在前視攝像頭。
前視攝像頭一般采用長焦+廣角兩攝像頭方案。有的為了識別深度，采用雙目立體攝像頭方案，但對標定、算法要求比較高。華為在極狐上采用的是長焦+廣角+雙目共4顆攝像頭方案。
另外，前視攝像頭一般集成圖像采集和視覺處理，直接輸出目標物。隨著目前計算集中化，攝像頭有向“只采集不計算”方向發(fā)展趨勢：把計算部分放到域控制器中。如特斯拉前視攝像頭，未配置SoC、MCU等計算模塊。
車載攝像頭布置位置（來源網(wǎng)絡）
極狐-華為前視攝像頭（來源網(wǎng)絡）
Tesla與ZF前視攝像頭對比（來源網(wǎng)絡）
2）毫米波雷達
毫米波雷達最大優(yōu)勢是對車輛速度的識別，一般是車輛前視區(qū)域A必備傳感器。安裝在車輛前后4角位置的毫米波角雷達，用于拓展多車道駕駛輔助功能。部分車型在高級自動駕駛上毫米波雷達應用已拓展到后視區(qū)域D和側(cè)視區(qū)域C，如長城摩卡傳感器，毫米波雷達搭載數(shù)量已達到8顆。
技術(shù)發(fā)展上，4D成像雷達具有：可實現(xiàn)“高度”探測、分辨率更高、可實現(xiàn)對靜態(tài)障礙物分類等優(yōu)勢，主要集中在前視區(qū)域應用，達到類似低線數(shù)激光雷達效果。目前上汽R品牌-ES33已搭載了2顆采埃孚的4D毫米波雷達，安裝在車輛前保險杠，探測距離超過300米。
另外，毫米波手勢雷達、生命體征監(jiān)測雷達也值得關(guān)注。目前車內(nèi)監(jiān)測主要以攝像頭為主，但是攝像頭會涉及到個人隱私問題，毫米波雷達則能夠減少這個顧慮。森思泰克已開發(fā)出STA60-1手勢雷達和STA79-4生命體征監(jiān)測雷達。其中，STA79-4生命體征監(jiān)測雷達，已在廣汽蔚來合創(chuàng)007上搭載應用。
長城摩卡傳感器方案（來源網(wǎng)絡）
上汽R品牌-ES33 4D毫米波雷達（來源網(wǎng)絡）
森思泰克 STA60-1手勢雷達（來源網(wǎng)絡）
森思泰克 STA79-4生命體征監(jiān)測雷達（來源網(wǎng)絡）
3）激光雷達
激光雷達應用，主要受制于成本。隨著MEMS、純固態(tài)技術(shù)的成熟，激光雷達價格有望發(fā)生大幅下降，而激光雷達價格下降促進激光雷達出貨量提升將進一步為激光雷達帶來規(guī)模效應促進其成本下降。
對于激光雷達三大核心零部件-激光發(fā)射器、激光探測器、掃描部件：
-短期受限于成本以及有限的智能駕駛場景，普遍采用905nm激光發(fā)射器+Si激光探測器+轉(zhuǎn)鏡/MEMS掃描方案；
-長期來看性能更加優(yōu)異且可適應更多智能駕駛場景需求的1550nm激光發(fā)射器+InGaAs激光探測器+純固態(tài)及FMCW掃描方案。
-目前國內(nèi)車型搭載的激光雷達，掃描方式基本都采用轉(zhuǎn)鏡方案，激光發(fā)射器采用905nm和1550nm都有。
激光雷達價格趨勢（來源網(wǎng)絡）
國內(nèi)車型激光雷達應用情況（來源網(wǎng)絡）
5、后記
對國內(nèi)主流高階自動駕駛車型傳感器方案進行了梳理如下圖：
-華為方案堪稱豪華，不過售價也挺“豪華”，不知用戶會不會買單；
-小鵬的智能化一直被津津樂道。這次P5搭載2顆激光雷達，售價如果真能控制在20萬內(nèi)那就香了；
-首次搭載4D毫米波成像雷達的上汽R汽車ES33，不知會不會引領(lǐng)潮流，這可能得跟激光雷達降本趨勢博弈。
國內(nèi)主要高階自動駕駛車型傳感器方案
大咖深入解讀智能汽車技術(shù)發(fā)展趨勢
“IMCA第十八屆國際論壇2021中國智能汽車技術(shù)大會”將于2021年9月27日-29日在深圳隆重舉行，與漢諾威打造的“華南國際工業(yè)自動化展覽會”同期舉行。同期還將舉行“2021中國新能源汽車技術(shù)大會”與“IMN 2021世界測試測量大會暨博覽會”。
"IMCA第十八屆國際論壇 2021中國智能汽車技術(shù)大會”
時間：2021年9月27日-29日
地點：深圳國際會展中心（寶安新館）
往屆精彩
2020中國智能汽車技術(shù)大會與2020中國新能源汽車技術(shù)峰會
2019中國智能汽車技術(shù)大會與2019中國新能源汽車技術(shù)峰會
往屆參會企業(yè)（部分）
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聯(lián)系人：袁先生（深圳市儀器儀表學會）手機：13761523218
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