ADAS和自動駕駛技術(shù)的前景趨于復(fù)雜，部分原因是不同車輛可能為了解決不同的駕駛問題而安裝各種不同的傳感器。

未來的系統(tǒng)會減少傳感器陣列的使用，但仍需結(jié)合多種傳感器技術(shù)以保證安全性能。

盡管整個汽車行業(yè)都意識到了實現(xiàn)SAE L4級與L5級自動駕駛并非迫在眉睫的任務(wù)，而是長期的目標(biāo)，但支持當(dāng)前和未來ADAS系統(tǒng)及L3級自動駕駛的傳感器技術(shù)仍在發(fā)展。在2023年CES上，30多家公司展示了不同類型的激光雷達技術(shù)，直觀展現(xiàn)了激光雷達技術(shù)是目前汽車行業(yè)的寵兒。但行業(yè)專家認(rèn)為如此多的技術(shù)數(shù)量不可持續(xù)，未來幾年會有公司合并，也會有許多公司退場。雖然激光雷達廣受青睞，比如Luminar在沃爾沃EX90上的高調(diào)亮相，但仍有許多公司寄希望于傳感器技術(shù)——從球形雷達天線到當(dāng)前攝像頭視覺系統(tǒng)的改進。

位于密歇根大學(xué)安娜堡分校的MCity是自動駕駛汽車和網(wǎng)聯(lián)汽車的試驗場，Greg McGuire是該公私合營項目的常務(wù)董事，與多家供應(yīng)商、OEM和研究機構(gòu)都保持著緊密的聯(lián)系。SAE與他討論了傳感器行業(yè)的現(xiàn)狀以及發(fā)展方向，他對當(dāng)前的趨勢表示樂觀。

McGuire認(rèn)為，在未來，OEM可能會將傳感器數(shù)據(jù)商品化，進而開發(fā)出傳感器的更多用途。他說：“比如泊車輔助用的傳感器，以前只產(chǎn)生泊車信息，但現(xiàn)在如果能將原始數(shù)據(jù)提取出來，就可以將其用于車道保持和避免近距離碰撞等更多用途，”因此，今后傳感器的數(shù)量會越來越少。

激光雷達的領(lǐng)導(dǎo)者

在一年多的時間內(nèi)，Luminar已經(jīng)發(fā)展成為汽車激光雷達領(lǐng)域的領(lǐng)導(dǎo)者。其低調(diào)的設(shè)計已經(jīng)或即將被多家汽車品牌采用，如沃爾沃EX90、極星3和上汽等。上個月，奔馳和Luminar宣布達成一項長期合作，奔馳將從2025年起在旗下車型中廣泛應(yīng)用Luminar的激光雷達。在2026至2030年間，奔馳預(yù)計屆時將售出約100萬輛配備Luminar產(chǎn)品的車輛。

Luminar在CES上展示了由其激光雷達驅(qū)動的AEB的晝夜有效性。其他演示活動包括模擬行人碰撞。（Luminar）

Luminar的當(dāng)家產(chǎn)品是結(jié)合了砷化銦鎵傳感器的Iris激光雷達。公司表示這是汽車行業(yè)最敏銳的傳感器，與公司的ASIC搭配能夠?qū)崿F(xiàn)最高動態(tài)范圍。Luminar表示，單束1550nm激光產(chǎn)生的能量是905nm發(fā)射器的100萬倍，“但不會傷害眼睛”。有趣的是，Luminar的CEO Austin Russell在CES上宣稱，公司想走一條普通汽車產(chǎn)業(yè)供應(yīng)商不會選擇的道路。他說：“在消費者心目中，汽車已經(jīng)從追求馬力轉(zhuǎn)變追求智慧，從奢侈產(chǎn)品轉(zhuǎn)變成了科技產(chǎn)品?！彪m然多數(shù)汽車供應(yīng)商都愿意做白標(biāo)解決方案，但Russell希望Luminar成為汽車消費者夢寐以求的品牌。

OpsysTechnologies是Luminar的競爭對手，其董事會執(zhí)行主席Eitan Gertel表示，公司已經(jīng)生產(chǎn)出首個真正不配備任何活動部件的固態(tài)激光雷達，為OEM和供應(yīng)商提供了可靠且實惠的選擇。（固態(tài)激光雷達領(lǐng)域還有許多其他公司，其中一些聲稱該技術(shù)最先是他們開發(fā)的。）

Opsys的小型激光雷達在單個收集器的兩側(cè)使用兩個發(fā)射器。它可以放在擋風(fēng)玻璃后面，這是其他激光雷達無法比擬的。（CHRIS CLONTS）

Opsys的系統(tǒng)擁有一個中央光線探測器，兩側(cè)各有兩個發(fā)射器。系統(tǒng)能夠以1000幀/秒的速率進行掃描，最遠探測距離為300m（984英尺）。若以激光雷達系統(tǒng)的標(biāo)準(zhǔn)測量方法表示，該系統(tǒng)可以識別到150m處反射率僅為10%的物體，其物體檢測速度比人類視覺快40倍左右。

來自兩側(cè)垂直腔表面發(fā)射激光器（VCSEL）陣列的單個光束由單光子雪崩二極管（SPAD）上的特定對應(yīng)像素接收。（Opsys）

Opsys的激光雷達設(shè)備可以放在擋風(fēng)玻璃后面，今后也有望放在車輛的其他玻璃后面。由于反射率的原因，目前的激光雷達設(shè)備很難做到這一點，所以激光雷達普遍存在“駝峰信號（lidar hump)”問題。Gertel說：“我們的設(shè)備不包含任何活動部件，因此可以對玻璃造成的任何偏差進行校準(zhǔn)?！标P(guān)于成本，激光雷達的制造商們不愿意多談這類問題，因為產(chǎn)品價格會隨著產(chǎn)量和應(yīng)用場景的不同而出現(xiàn)波動。2022年2月，SAE報道OEM預(yù)計為每臺激光雷達支付的費用約為1000美元。Gertel表示，Opsys系統(tǒng)的價格遠遠低于這一數(shù)字。MCity的McGuire預(yù)計，量產(chǎn)規(guī)模和OEM需求最終會促使傳感器成本降至100美元左右。當(dāng)然，任何供應(yīng)商都要歷經(jīng)量產(chǎn)能力的考驗。

2022年，中國的圖達通（Innovusion）向BEV制造商蔚來交付了5萬臺激光雷達裝置。一位圖達通的發(fā)言人表示，公司有能力在2023年實現(xiàn)30萬臺的產(chǎn)能目標(biāo)。其最新產(chǎn)品獵鷹（Falcon）能夠在250m（820英尺）的范圍內(nèi)檢測到反射率為10%的物體，且最大檢測范圍可達500m（1600英尺），高于公認(rèn)的必要距離。

負(fù)責(zé)監(jiān)督Innovusion自動駕駛汽車激光雷達項目的Jason Ferns展示了其Falcon激光雷達生成的高分辨率點云。（CHRIS CLONTS）

球形雷達日漸式微？

來自亞利桑那州的Lunewave提供基于球形龍勃（Luneberg）天線的雷達系統(tǒng)，公司稱其性能優(yōu)于標(biāo)準(zhǔn)的雷達系統(tǒng)。Lunewave的最新一代3D打印天線的體積縮小了25%，半徑為30mm。公司CEO辛江說：“我們的傳感器解決方案實際上是一種設(shè)計并量產(chǎn)球形龍勃（Luneberg）天線的專利技術(shù)。”他表示，該公司是世界上唯一一家“不僅可以設(shè)計，還可以量產(chǎn)”球形龍勃天線的公司。

Lunewave的3D打印雷達天線。由于每個接收器的角度都是已知的，因此減少了對處理器的需求。（CHRIS CLONTS）

辛江說，汽車使用的標(biāo)準(zhǔn)雷達的有效檢測范圍只有15－20度。因此，汽車制造商要在汽車上安裝多達20到30個傳感器才能彌補這一缺陷。他說，龍勃透鏡的球形結(jié)構(gòu)“意味著只需安裝一個雷達就能擁有寬廣的視野范圍，不僅在方位角或XY平面，在垂直方向上也能保持一致的高性能。”

龍勃天線可以幫助雷達傳感器達到的寬度和距離，這意味著每輛車需要更少的天線。（Lunewave）

辛江表示，公司正在與一家德國OEM進行合作，以推出支持SAE L3級自動駕駛的新一代設(shè)備。他說：“單個雷達即能實現(xiàn)160度的方位角和90度的仰角，這是前所未有的進步?！奔词乖谝慌_車輛上安裝多個龍勃傳感器，其信號處理的需求也很少。“這是因為球形天線由多個單向接收器組成，因此角度計算在硬件上就完成了?！盭in認(rèn)為，減少每輛車所需的傳感器數(shù)量是降低成本的關(guān)鍵所在。MCity的McGuire對這種在77 GHz高頻下運行的技術(shù)表示出興趣。他說：“我們對舊的低頻雷達進行一些研究，它們很難區(qū)分靜止物體和汽車之類的移動物體。所以高頻雷達真的很有意義，因為它的區(qū)分度更高，這非常不錯?！?/p>

軟件驅(qū)動的立體視覺系統(tǒng)

Nodar的總部位于馬薩諸塞州薩默維爾市。公司CEO Leif Jiang認(rèn)為，雙目視覺系統(tǒng)，比如公司的Hammerhead系統(tǒng)（因類似錘頭鯊的寬眼距而得名），可以作為汽車和商業(yè)應(yīng)用解決方案。Nodar是“native optical distance andranging（原生光學(xué)距離和測距）”的首字母縮略詞。Jiang常聽到別人將自家產(chǎn)品與斯巴魯?shù)腅yeSight安全系統(tǒng)相比，后者由兩個靠近的攝像頭組成，置于擋風(fēng)玻璃的中央。他解釋說：“攝像頭不一定需要放在一起。我們可以去掉沉重的隔斷，把這些攝像頭安裝在車身外側(cè)（比如側(cè)視鏡），這樣就能得到極寬的距離基線，從而精確地測量周圍所有物體的位置。”

Nodar聯(lián)合創(chuàng)始人兼首席執(zhí)行官Leif Jiang展示了與典型的激光雷達相比，其雙攝像頭系統(tǒng)在所有光線條件下的有效性。（CHRIS CLONTS）

Nodar的COO Brad Upton表示，與車頂?shù)葘挼腍ammerhead“能夠以驚人的精度檢測到一千米范圍內(nèi)的物體?！边@是什么樣的精度呢？Nodar表示，公司的軟件產(chǎn)品可以傳輸高達500萬像素/幀的點云（一種空間坐標(biāo)數(shù)據(jù)集），傳輸速率至少是多數(shù)激光雷達的5倍。并且，它能夠在大約500英尺（152m）處識別出一塊4英寸厚（10cm）的磚塊。Upton說，能夠直接使用信號而非AI對這些數(shù)據(jù)進行實時處理是一個巨大優(yōu)勢?！氨M管圍繞AI神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)有很多天花亂墜的宣傳，但對我們而言，信號處理技術(shù)是已知并且可以預(yù)測的，而且它的處理速度非常快。我們認(rèn)為，對于這種重要的安全應(yīng)用而言，實時信號處理技術(shù)相當(dāng)關(guān)鍵。”

因為展示的需求，相機被橫桿舉起，但它們可以被放置在側(cè)視鏡等不太顯眼的結(jié)構(gòu)中。（CHRIS CLONTS）

Hammerhead是一款軟件解決方案，可以與成品攝像頭、GPU（如英偉達、驍龍等品牌）協(xié)同工作。雖然這款軟件十分先進，但其實與用于智能手機攝像頭的圖像穩(wěn)定軟件的原理類似。Upton說：“它可以操作離得較遠的透鏡的獨立活動，也可以提供極高的精度，能在150米外檢測一塊10cm（4英寸）的磚塊。此外，我們的系統(tǒng)還有一個特色——道路檢測，它能判斷路面上是否有物體?！?/p>

Nodar的高管知道，他們的系統(tǒng)很可能會和其他系統(tǒng)協(xié)同使用。

Nodar傳感器的理想組合是什么？Upton認(rèn)為這取決于具體應(yīng)用：“在實現(xiàn)SAE L3級自動駕駛方面，我們認(rèn)為激光雷達的成本是一個難題，不過我們可以解決這個難題。與雷達的協(xié)同使用可能是一個行之有效的解決方案。

熱成像技術(shù)填補市場空缺

Adasky的熱像儀可以探測夜間或某些天氣條件下看不到的車輛和物體。（CHRIS CLONTS）

來自以色列的熱成像攝像頭制造公司Adasky可不曾認(rèn)為其產(chǎn)品可以替換其他類型的傳感器。相反，這家公司經(jīng)常使用“增強”一詞來描述其產(chǎn)品在某些場景中為可能出現(xiàn)故障的ADAS系統(tǒng)起到的輔助作用。在CES期間，Adasky北美公司負(fù)責(zé)人Bill Grabowski在拉斯維加斯舉行的一次夜間街頭演示中說：“如果夜間或惡劣天氣仍被認(rèn)為是異常情況的話，那么我們永遠無法實現(xiàn)出色的事故避讓?！盇dasky的被動式攝像頭小到可以藏在手心，無需主動發(fā)射光線就能檢測行人等物體。它能夠以30度視場角（FOV）識別328英尺（100m）的距離，或者以18度FOV識別656英尺（200m）的距離。該公司目前正在與一家暫時不公開名稱的美國OEM進行合作。

Adasky的夜間道路演示表明，它可以在擁擠的交通條件下檢測物體及其相對距離。（CHRIS CLONTS）

雖然傳感器市場競爭激烈，OEM有許多ADAS和自動駕駛系統(tǒng)組合可供選擇，不過MCity的McGuire認(rèn)為現(xiàn)階段各類傳感器已經(jīng)足夠出色，更需要的是提升處理能力。。

McGuire表示：“對于這些公司而言，首先是要發(fā)展算力（驅(qū)動AI并使用傳感器創(chuàng)建的數(shù)據(jù)），其次是想辦法把新產(chǎn)品安裝到汽車上，而不是尋找新的超高性能傳感器?！?/p>