詳解車載感知系統(tǒng)

整個車載感知系統(tǒng)主要包括環(huán)境感知、車身感知與網(wǎng)聯(lián)感知三大部分其中，（1）環(huán)境感知：主要負責車輛從外界獲取信息，如附近車輛、車道線、行人、建筑物、障礙物、交通標志、信號燈等，主要包括四大類別的硬件傳感器車載攝像頭、毫米波雷達、激光雷達、超聲波雷達；（2）車身感知：主要負責車輛對自身狀態(tài)的感知，如車輛位置、行駛速度、姿態(tài)方位等，主要包括慣性導航、衛(wèi)星導航和高精度地圖；（3）網(wǎng)聯(lián)感知：主要負責實現(xiàn)車輛與外界的網(wǎng)聯(lián)通信以此來獲得道路信息、行人信息等，主要包括各類路側(cè)設備、車載終端以及V2X云平臺等。環(huán)境感知、車身感知與網(wǎng)聯(lián)感知組成了車載感知系統(tǒng)四大硬件傳感器是自動駕駛汽車的眼睛，是環(huán)境感知的關鍵。車載傳感器主要包括車載攝像頭、毫米波雷達、激光雷達、超聲波雷達四大類。自動駕駛汽車首先是對環(huán)境信息與車內(nèi)信息的采集、處理與分析，這是實現(xiàn)車輛自主駕駛的基礎和前提。環(huán)境感知是自動駕駛車輛與外界環(huán)境信息交互的關鍵，車輛通過硬件傳感器獲取周圍的環(huán)境信息，環(huán)境感知是一個復雜的系統(tǒng)，需要多種傳感器實時獲取信息，各類硬件傳感器是自動駕駛汽車的眼睛。自動駕駛四大硬件傳感器的比較單車傳感器數(shù)量倍增，為高階自動駕駛落地夯實基礎當前自動駕駛正處在L2向L3級別跨越發(fā)展的關鍵階段。其中，L2級的ADAS是實現(xiàn)高等級自動駕駛的基礎，從全球各車企自動駕駛量產(chǎn)時間表來看，L3級別自動駕駛即將迎來大規(guī)模地商業(yè)化落地。隨著自動駕駛級別的提升，單車傳感器的數(shù)量呈倍級增加。預計自動駕駛Level1-2級需要10-20個傳感器，Level3級需要20-30個傳感器，Level4-5級需要40-50個傳感器。Level1-2級別：通常具有1個前置遠程雷達和1個攝像頭，用于自適應巡航控制，緊急制動輔助和車道偏離警告/輔助。2個向后的中程雷達可實現(xiàn)盲點檢測，外加4個攝像頭和12個超聲波雷達則可實現(xiàn)360度視角的泊車輔助功能。預計Level1-2的總傳感器數(shù)量約為10-20個左右。Level3級別：在Level1-2配置的基礎上，外加1個遠程激光雷達，由于主動距離測量，激光雷達還具有高分辨率，廣角和高精度的特點，這對于檢測和分類對象或跟蹤地標以進行定位將是必需的。對于高速公路領航系統(tǒng)（Highwaypilot）應用，通常會額外增加1顆后向的遠程激光雷達。預計會使用6-8個攝像頭，8-12個超聲波雷達和4-8個毫米波雷達，以及1個激光雷達，因此，預計Level3的傳感器總數(shù)量會在20-30個左右。Level4-5級別：通常需要多種傳感器進行360°視角的交叉驗證，以消除每種傳感器的弱點。預計會使用8-15個攝像頭，8-12個超聲波雷達和6-12個毫米波雷達，以及1-3個激光雷達，因此，預計用于Level4至5的傳感器總數(shù)量會在30-40個左右。L2-5級各類傳感器的搭配方案各級別自動駕駛對傳感器數(shù)量的需求量從2021廣州車展來看，各家新車型均搭配多個激光雷達，以此來提前布局高階自動駕駛，哪吒S配置了3-6顆混合固態(tài)激光雷達，售價在30萬以上的新車型普遍搭配了支持L3-L4級自動駕駛所需要的各類傳感器（2+顆激光雷達、12顆超聲波雷達、7-10顆高清攝像頭、5+顆毫米波雷達）。以蔚來ET7為例，共搭載了多達33個高精度傳感器，包括1個超遠距高精度激光雷達、11個800萬像素高清攝像頭、5個毫米波雷達、12個超聲波傳感器、2個高精定位單位、1個V2X車路協(xié)同感知系統(tǒng)和1個ADMS增強主駕感知，較蔚來ES8的25個傳感器還多了8個。2021年廣州車展智能駕駛硬件搭載方案簡介政策指引，助力高階輔助駕駛ADAS快速落地各國政策不斷刺激，助力高階輔助駕駛ADAS快速落地。美國在2011年開始就強制所有輕型商用車和乘用車搭載ESP系統(tǒng)，歐盟從2013年開始強制安裝重型商用車搭載LDW、AEB等功能，日本從2014年強制要求商用車搭載AEB系統(tǒng)，2019年歐盟與日本等40國達成草案，將于2020年起全部輕型商用車和乘用車強制安裝AEB系統(tǒng)。中國自2016年開始出臺各項政策，逐步強制商用車搭載LDW、FCW、LKA、AEB等ADAS功能。各國關于車輛主動安全的相關政策各國新車測試標準不斷增加對主動安全ADAS功能的權重。NCAP（NewCarAssessmentProgram，新車測試項目）是測試機構對新車型的車輛安全水平進行全面評估，并直接面向公眾公布試驗結果。NCAP是民間組織，不受政府機構組織控制。碰撞測試成績則由星級表示，共有五個星級，星級越高表示該車的碰撞安全性能越好。在部分國家，AEB等系統(tǒng)已經(jīng)成為五行評級的必備條件。從各國NCAP的路線圖能夠看出，美國NHTSA從2011年就將LDW、FCW等指標納入加分項，美國IIHS從2014年開始將FCW和AEB規(guī)定為最高評級的必備條件，歐盟Euro-NCAP從2014就將AEB納入評分體系，并不斷增加測試場景，中國C-NCAP從2017年首次納入AEB測試。各國對各類ADAS輔助駕駛系統(tǒng)的重視程度不斷提升，帶動高階輔助駕駛的全面落地。各國NCAP規(guī)程中關于ADAS的相關要求多傳感器融合，定義自動駕駛汽車的“慧眼”為了使汽車感知系統(tǒng)形成有效互補，多傳感器融合已成為眾多主機廠來提高自身智能駕駛能力的核心技術之一。為了應對不同的場景和保證車輛的安全保證，多傳感器融合成為行業(yè)趨勢。多傳感器融合技術是對信息的多級別、多維度組合導出有用的信息，包含圖像信息、點云信息等，不僅可利用不同傳感器的優(yōu)勢，還能提高整個系統(tǒng)的智能化。多傳感器信息融合技術的基本原理與人腦綜合處理信息的過程相似，在此過程中，智能駕駛汽車要充分地利用多源數(shù)據(jù)進行合理支配與使用，而信息融合的最終目標則是基于各傳感器獲得的分離觀測信息，通過對信息多級別、多方面組合導出更多有用信息。這不僅是利用了多個傳感器相互協(xié)同操作的優(yōu)勢，而且也綜合處理了其它信息源的數(shù)據(jù)來提高整個傳感器系統(tǒng)的智能化。多傳感器信息融合技術原理多傳感器融合技術的主要優(yōu)勢有提升感知系統(tǒng)的準確度，提升感知維度，進而提升系統(tǒng)決策的可靠性和置信度，以及增強環(huán)境適應能力?？傊鄠鞲衅骷夹g能夠利用空間或時間上的冗余或者互補信息，基于優(yōu)化算法對被觀測對象進行更全全面的分析：提高感知的準確度：多種工作原理的傳感器聯(lián)合互補，可以避免單一傳感器的局限性，最大程度上發(fā)揮各種傳感器的優(yōu)勢，能夠同時獲取被檢測物體多種不同的特征信息，漸少環(huán)境、噪聲等外界干擾；提升感知維度，提升系統(tǒng)決策的可靠性：多傳感器融合可帶來一定的信息冗余度，即使某一個傳感器出現(xiàn)故障，系統(tǒng)仍然可以正常工作，具有較高的容錯度，增加系統(tǒng)決策的可靠性和置信度；增強環(huán)境適應能力：應用傳感器融合技術采集的信息具有明顯的特征互補性，對空間和時間的覆蓋范圍更廣，彌補了單一傳感器對分辨率