自動(dòng)駕駛傳感器的選型和布置

1、_ _. SfifiF 訝比輛;1|*血Ufer* ben! vrSfLL* id wnt w>*W'Srftl.'tM WinhLi4p|Ai4 rtPBMHd *¥無人駕駛屬于汽車行業(yè)最前沿的研究領(lǐng)域之一?，F(xiàn)階段僅有少量量產(chǎn)車具備L2級(jí)別的自動(dòng)駕駛技術(shù)，能夠達(dá)到L3級(jí)別的更是鳳毛麟角。但汽車未來的發(fā)展方向就是無人駕駛和自動(dòng)駕駛，而要達(dá)到L5級(jí)別，仍然需要工程師們付出多年的努力。只是在談起無人駕駛的時(shí)候，你們是否想過，相關(guān)的傳感器會(huì) 如何進(jìn)行布置？需要進(jìn)行哪些方面的考慮？來簡(jiǎn)單討論一下要量產(chǎn)的自動(dòng)駕駛在傳感器選型和布置上考慮的問 題。我們都知道，無人駕駛目前主

2、要采用攝像頭、毫米波雷達(dá)、超聲波雷達(dá)、激光雷達(dá)等幾類傳感器。這幾類傳感器在特性上都有所差異，如下表:可以看到各種傳感器的范圍和距離都不同,有些性能強(qiáng)大的傳感器成本高、權(quán)測(cè)酊/點(diǎn)氏“ FOV 土 T 寧 20001 中恍 FOV ±30* 100mJ-ff fOV ±60* SOm愛夭氣和光蠅彩晌 無直接的柜關(guān)灣鳥対環(huán)題豪鈾傅平圍廠蠱之間僅列堪騏型值 中；m b24GHz中斑距厲30-50m 77GHz100-150m對(duì)1*昨卿M少100mS6BH imUM力彌，劃陰但少心”L&ris*- VR A1W'選擇余地相對(duì)也很少。如何合理選擇和布置傳感器也成為自動(dòng)駕

3、駛研發(fā)，尤其是量產(chǎn)的關(guān)鍵 （成本問題）。01典型區(qū)域劃分根據(jù)車輛不同方位遇到的情況不同，可以將車輛周邊的感知區(qū)域劃分為以下5類區(qū)域：前向 A、前側(cè)向B、后側(cè)向E、后向D、側(cè)向C。每個(gè)區(qū)域在車輛行駛中遇到的情況都會(huì)有不同，所以在不同的區(qū)域內(nèi)，感應(yīng)范圍的要求是不同的。例如，前向A區(qū)域?yàn)樽钪饕獏^(qū)域， 應(yīng)覆蓋全速行駛時(shí)的縱向安全距離,B、E區(qū)域則主要檢測(cè)相鄰車道的情況和轉(zhuǎn)向的情況。02傳感器工作的主要區(qū)域考慮不同使用場(chǎng)景的需求在實(shí)現(xiàn)L5完全自動(dòng)駕駛之前，所有的自動(dòng)駕駛功能都會(huì)對(duì)場(chǎng)景進(jìn)行限制，高速公路or城市道路，低速 or高速 不同的場(chǎng)景對(duì)傳感器的需求肯定也不同。比如高速公路的場(chǎng)景只需要對(duì)車輛進(jìn)行識(shí)別

4、，而城市道路還需要對(duì)自行車、電動(dòng)車、行人等進(jìn)行識(shí)別；高速情況下為保證安全，檢測(cè)的距離一定會(huì)比低速遠(yuǎn)而就算在同一種使用場(chǎng)景中，不同的功能對(duì)傳感器的需求也會(huì)不同。例如實(shí)現(xiàn)自動(dòng)泊車，依靠近距離的超聲波雷達(dá)和全景傳感器即可。在高速公路上實(shí)現(xiàn) AEB自動(dòng)緊急制動(dòng)和 ACC自適應(yīng)巡航的功能，則僅需要對(duì)A區(qū)域內(nèi)的車輛進(jìn)行檢測(cè)；但如果實(shí)現(xiàn)變道的功能可能還需要對(duì) B、E區(qū)域進(jìn)行檢測(cè)。而如果高速變道還涉及到從低速匝道變到行駛道路的場(chǎng)景，考慮的因素就更多。03特殊場(chǎng)景舉例對(duì)于上述的特殊場(chǎng)景，下面進(jìn)行簡(jiǎn)單的舉例（舉例式討論，不作為實(shí)際參考）：在下面的場(chǎng)景中，前車在匝道以 60km/h的速度行駛，需變道到正常行駛車道，

5、此時(shí)目標(biāo)車道后方有一120km/h 行駛的車輛，時(shí)距t =2s，假設(shè)變道需要的時(shí)間為3s則可得到與后方車輛的安全佢底為：乩=（膛* （f I r） = （120h -匚封瀘也期勧沖則可得到與后方車輛的安全距離為：£ =（出 血）* （t + r） = （12Q ©0）Am / h f醫(yī)封出i也pjk潮典慣因此，E區(qū)域的傳感器應(yīng)當(dāng)能檢測(cè)到側(cè)后方83米的距離才比較安全，故24GHz的毫米波雷達(dá)（W60m,）無法滿足此要求；需選擇 77GHz的毫米波雷達(dá)或中距離攝像頭（特斯拉 Autopilot 2.0方案）。類似的特殊場(chǎng)景還有很多，因此在 目前現(xiàn)有的技術(shù)條件下，一定需要先對(duì)使用

6、場(chǎng)景進(jìn)行梳理，再依據(jù)場(chǎng)景和功 能對(duì)傳感器方案進(jìn)行設(shè)計(jì)。04 傳感器冗余自動(dòng)駕駛的安全性和可靠性一直是最為重要的考量，如果僅僅只為了實(shí) 現(xiàn)功能進(jìn)行設(shè)計(jì)和開發(fā)，也難以滿足量產(chǎn)的需求。 因此，對(duì)于自動(dòng)駕駛中的 重要功能，還需要考慮冗余設(shè)計(jì)和布置。 比如在重要的前向 A 區(qū)域，除了布 置常用的攝像頭，還應(yīng)該布置一個(gè)檢測(cè)距離相近的毫米波雷達(dá)；保證在攝像 頭失效或者出現(xiàn)攝像頭工作受限的狀況，有毫米波雷達(dá)依舊可以繼續(xù)進(jìn)行一 定程度的檢測(cè)工作。 特斯拉毫米波雷達(dá)布置位置05 傳感器的外觀汽車今后的傳感器會(huì)越來越多，激光雷達(dá)、攝像頭之類的傳感器有不能 加以任何的遮擋，如果傳感器體積過大、外形不美觀，也不會(huì)被市場(chǎng)

7、心甘情 愿的接受；因此將傳感器設(shè)計(jì)布置的盡量不影響外觀也是一個(gè)重要的考 量。 拜騰與奧迪激光雷達(dá)布置對(duì)比06 毫米波雷達(dá)的布置與依靠光學(xué)的傳感器不同，毫米波雷達(dá)理論上可以進(jìn)行隱藏布置（不遮 擋最好），但在設(shè)計(jì)遮蓋物、選擇布置位置的時(shí)候也應(yīng)該注意幾項(xiàng)基本原 則： 優(yōu)先選用 PC、 PP、 ABS 、 TPO 等電解質(zhì)傳導(dǎo)系數(shù)小的材料，這些材 料中不能夾有金屬和碳纖維。覆蓋物的表面必須平滑且厚度均勻，不能出現(xiàn)料厚突變或結(jié)構(gòu)復(fù)雜的情況，且厚度最好是雷達(dá)半波長(zhǎng)的整數(shù)倍，以減少 對(duì)雷達(dá)波的扭曲和衰減。(注)毫米波甫達(dá) 前有金屬號(hào)牌, 設(shè)計(jì)不合理(b)毫米波宙達(dá)前有料厚不均勻格柵以及金屬卡扣,設(shè)計(jì)不仟理(c)杲采波雷達(dá)前冇料厚不均勻的鍍鋸裝飾條才設(shè)計(jì)不合座(亳米波宙達(dá)前無任何覆蓋物,但后方尙防捕染，影I.p I 嚴(yán) * f r-' * I(e)奄米波宙達(dá)前件料卑均勻的皿材料符存設(shè)計(jì)走米玻雷達(dá)前毫米波雷達(dá)布置示意07總結(jié)目前的傳感器技術(shù)還有一定的進(jìn)步空間，依靠光