【TWINHOW科技觀察】：汽車傳感器有很多，可分為環(huán)境監(jiān)測(cè)、車身感知兩大類：環(huán)境監(jiān)測(cè)傳感器用于探測(cè)和感知周圍環(huán)境，是實(shí)現(xiàn)自動(dòng)駕駛所必需的傳感器；車身感知傳感器用于獲取車身信息，如胎壓、油壓、車速等，是維持汽車正常、穩(wěn)定、安全行駛所必備的基礎(chǔ)傳感器。

自動(dòng)駕駛是汽車行業(yè)新一輪的技術(shù)革命，推動(dòng)著傳統(tǒng)汽車行業(yè)快速轉(zhuǎn)型升級(jí)，是未來(lái)汽車的發(fā)展趨勢(shì)。在實(shí)際路測(cè)時(shí)，面對(duì)復(fù)雜的行車環(huán)境，快速、準(zhǔn)確的獲取車輛所處環(huán)境信息和車輛狀態(tài)信息對(duì)安全駕駛至關(guān)重要。這篇文章將從紅外熱成像傳感器、攝像頭、超聲波雷達(dá)，毫米波雷達(dá)，激光雷達(dá)，高精度定位系統(tǒng)的發(fā)展現(xiàn)狀、原理、優(yōu)缺點(diǎn)、在自動(dòng)駕駛中的應(yīng)用等方面進(jìn)行探討。

 

 

一文看懂自動(dòng)駕駛的傳感器 |哪種傳感器方案會(huì)最終勝出？

 

自動(dòng)駕駛技術(shù)成為其發(fā)展新變量，自2014年以來(lái)，中國(guó)汽車產(chǎn)業(yè)開始進(jìn)入中低速增長(zhǎng)的發(fā)展階段。2017年中國(guó)汽車產(chǎn)量達(dá)到2, 901. 81萬(wàn)輛，成為近十年來(lái)的階段性頂峰，自此以后連續(xù)三年下降，意味若中國(guó)汽車產(chǎn)業(yè)已經(jīng)進(jìn)入存量博弈時(shí)代。在這一關(guān)鍵競(jìng)爭(zhēng)節(jié)點(diǎn)，汽車領(lǐng)域的變革也隨之而來(lái)。

<數(shù)據(jù)圖|圖源于網(wǎng)絡(luò)>

繼汽車產(chǎn)業(yè)電動(dòng)化之后，上一篇文章我們探討了傳感器電池管理《油價(jià)N連漲？還好我用電！那知道什么傳感器在守護(hù)著電池系統(tǒng)嗎？》，智能化成為又一個(gè)歷史性機(jī)遇，軟件定義汽車的趨勢(shì)更加明確，自動(dòng)駕駛能夠?qū)Ⅰ{駛員從繁瑣的駕駛操作中解放出來(lái)，滿足上述趨勢(shì)變化需求，成為汽車智能化的核心環(huán)節(jié)。于是，自動(dòng)駕駛技術(shù)成為汽車產(chǎn)業(yè)發(fā)展新變量。

自動(dòng)駕駛是汽車行業(yè)新一輪的技術(shù)革命，推動(dòng)著傳統(tǒng)汽車行業(yè)快速轉(zhuǎn)型升級(jí)，是未來(lái)汽車的發(fā)展趨勢(shì)。在實(shí)際路測(cè)時(shí)，面對(duì)復(fù)雜的行車環(huán)境，快速、準(zhǔn)確的獲取車輛所處環(huán)境信息和車輛狀態(tài)信息對(duì)安全駕駛至關(guān)重要。這篇文章將從紅外熱成像傳感器、攝像頭、超聲波雷達(dá)，毫米波雷達(dá)，激光雷達(dá)，高精度定位系統(tǒng)的發(fā)展現(xiàn)狀、原理、優(yōu)缺點(diǎn)、在自動(dòng)駕駛中的應(yīng)用等方面進(jìn)行探討。

獲取傳感器知識(shí)、報(bào)告，請(qǐng)點(diǎn)擊藍(lán)字查看《傳感器專業(yè)知識(shí)資料100+，總有一份適合你~》內(nèi)容，匯聚多篇權(quán)威傳感器知識(shí)資料，持續(xù)更新ing……

避免錯(cuò)過傳感器行業(yè)深度資訊、報(bào)告，以及傳感器技術(shù)、傳感器與測(cè)試技術(shù)、物聯(lián)網(wǎng)傳感器技術(shù)……等傳感器知識(shí)，請(qǐng)關(guān)注傳感器專家網(wǎng)公眾號(hào)，設(shè)為星標(biāo)，查看往期內(nèi)容。

 

 

 

 

 

感知系統(tǒng)現(xiàn)狀

 

 

 

 

 

主流傳感器分析

 

超聲波雷達(dá)價(jià)格低，單個(gè)超聲波雷達(dá)售價(jià)大約為數(shù)十元，超聲波雷達(dá)測(cè)算 0.2 ～ 5m 范圍內(nèi)障礙物精度可達(dá) 1 ～ 3cm。

<實(shí)物圖|圖源于網(wǎng)絡(luò)>

按工作頻率分類，超聲波雷帶可以分為 40kHz、48kHz 和 58kHz三種，頻率越高，靈敏度越高，探測(cè)角度越小；按構(gòu)造分類，超聲波雷達(dá)可以分為等方性與異方性，二者的區(qū)別在于水平探測(cè)角度與垂直探測(cè)角度是否相同；按技術(shù)方案分類，超聲波雷達(dá)可以分為模擬式、四線式數(shù)位、二線式數(shù)位、三線式主動(dòng)數(shù)位，它們的信號(hào)抗干擾能力依次提升，技術(shù)難度與價(jià)格總體遞進(jìn)。

<示意圖|圖源于網(wǎng)絡(luò)>

受物理特性限制，車載超聲波雷達(dá)的探測(cè)范圍局限在數(shù)米內(nèi)，也無(wú)法精準(zhǔn)描述障礙物位置；此外，處于相同頻段的多個(gè)雷達(dá)，為避免回波“打架”大多采取時(shí)分復(fù)用，信息采集速度被拖慢；其探測(cè)精度易受到車速、振動(dòng)、溫濕度等影響，在抗干擾、標(biāo)定等方面充滿挑戰(zhàn)。

攝像頭

 

 

 

紅外熱成像通過能夠透過紅外輻射的紅外光學(xué)系統(tǒng)將視場(chǎng)內(nèi)景物的紅外輻射聚焦到能夠?qū)⒓t外輻射能轉(zhuǎn)換為便于測(cè)量的紅外探測(cè)器上，紅外探測(cè)器再將強(qiáng)弱不等的輻射信號(hào)轉(zhuǎn)換成相應(yīng)的電信號(hào)，然后經(jīng)過放大和視頻處理，形成可供人眼觀察的視頻圖像，最終通過終端顯示、音響設(shè)備報(bào)警的夜間輔助駕駛產(chǎn)品。與激光雷達(dá)、攝像頭、毫米波雷達(dá)這幾種傳感器相比，紅外熱成像傳感技術(shù)捕捉到的圖像分辨率要更高。由于行人、動(dòng)物等都會(huì)散發(fā)熱量，所以熱成像傳感技術(shù)可以輕易分辨出他們，且不受晝夜、強(qiáng)光、陰影、霧霾等復(fù)雜環(huán)境條件的影響。

<示意圖|圖源于網(wǎng)絡(luò)>

紅外熱成像只考慮觀測(cè)主體與環(huán)境之間溫度差，而不受可見光情況影響。是可見度低（如夜間、霧、霾、反光、眩光等）視線受阻的情況下駕駛安全問題的重要技術(shù)手段，任何具有一定溫度的物質(zhì)都能輻射紅外線，紅外傳感器通過測(cè)量目標(biāo)與背景間的紅外線差，將測(cè)量信息處理轉(zhuǎn)化為圖像信息。可有效地彌補(bǔ)攝像頭和雷達(dá)的不足。

毫米波雷達(dá)

 

 

 

激光雷達(dá)是向目標(biāo)發(fā)射激光束 , 然后將接收到的從目標(biāo)反射回來(lái)的信號(hào)與發(fā)射信號(hào)進(jìn)行比較 , 作適當(dāng)處理后 , 就可獲得目標(biāo)的有關(guān)信息，如目標(biāo)距離、方位、高度、速度、姿態(tài)、甚至形狀等參數(shù)，其探測(cè)精度高、探測(cè)距離遠(yuǎn)、靈敏度高，抗干擾性強(qiáng)。

<示意圖|圖源于網(wǎng)絡(luò)>

激光雷達(dá)有機(jī)械式和固態(tài)式兩種，機(jī)械式激光雷達(dá)帶有控制激光發(fā)射角度的旋轉(zhuǎn)部件，體積較大，價(jià)格昂貴，測(cè)量精度相對(duì)較高。固態(tài)激光雷達(dá)依靠電子部件控制激光的發(fā)射角度，尺寸較小，可安裝在車體內(nèi)。目前自動(dòng)駕駛中采用的激光雷達(dá)機(jī)械式激光雷達(dá)為主。但由于機(jī)械式激光雷達(dá)一般置于車頂，一般作為工程測(cè)試使用，難以滿足自動(dòng)駕駛普及提出的大規(guī)模、低成本、車規(guī)級(jí)需求。固態(tài)激光雷達(dá)中 MEMS激光雷達(dá)在技術(shù)上更容易實(shí)現(xiàn)，同時(shí)價(jià)格也比較低廉，受到制造廠商的重點(diǎn)關(guān)注。

激光雷達(dá)和其它傳感器的結(jié)合使用是目前自動(dòng)駕駛的最佳方案，激光雷達(dá)固態(tài)化、小型化、2020 年 12 月 21 日，華為在中國(guó)汽車工業(yè)協(xié)會(huì)主辦的峰會(huì)上首次發(fā)布了 96 線車規(guī)級(jí)高性能激光雷達(dá)，并扮演了“價(jià)格屠夫”的角色，號(hào)稱要生生把成本壓縮到 200 美元，一旦價(jià)格降低，相信激光雷達(dá)將成為自動(dòng)駕駛的首選。

<示意圖|圖源于網(wǎng)絡(luò)>

03

定位的目的是獲取自動(dòng)駕駛車輛相對(duì)于外界環(huán)境的精確位置，是自動(dòng)駕駛車輛必備的基礎(chǔ)。目前自動(dòng)駕駛一般采用GPS+ 慣導(dǎo)組合模式。GPS 是目前最廣泛采用的定位方法，GPS 精度越高，GPS 傳感器的價(jià)格也越昂貴。但目前商用 GPS 技術(shù)定位精度遠(yuǎn)遠(yuǎn)不夠，其精度只有米級(jí)且容易受到隧道遮擋、信號(hào)延遲等因素的干擾。

<定位應(yīng)用示意圖|圖源于網(wǎng)絡(luò)>

慣導(dǎo)是一種不依賴于外部信息、也不向外部輻射能量的自主式導(dǎo)航系統(tǒng)，通過測(cè)量自身運(yùn)動(dòng)的方向和加速度，計(jì)算運(yùn)動(dòng)的速度、角度和位置信息，從而推算自身位置。慣導(dǎo)的具備極高的抗干擾性和隱蔽性，不受氣象條件限制，導(dǎo)航信息更新速率高，短期精度和穩(wěn)定性好，但導(dǎo)航誤差隨時(shí)間發(fā)散，定位誤差會(huì)隨時(shí)間推移而增大，長(zhǎng)期積累會(huì)導(dǎo)致精度差，慣導(dǎo)需要初始對(duì)準(zhǔn)，且對(duì)準(zhǔn)復(fù)雜、對(duì)準(zhǔn)時(shí)間較長(zhǎng)，不能給出時(shí)間信息，精準(zhǔn)的慣導(dǎo)系統(tǒng)價(jià)格昂貴，通常造價(jià)在幾十到幾百萬(wàn)之間。

4  結(jié)  語(yǔ)

 

星標(biāo)的內(nèi)容=你在乎的內(nèi)容，根據(jù)微信公眾號(hào)推薦原則，沒有在傳感器專家網(wǎng)公眾號(hào)主頁(yè)【設(shè)為星標(biāo)】，將無(wú)法及時(shí)獲得傳感器行業(yè)最新資訊！

<p style="margin: 20px 0px 0px; padding: 0px; box-sizing: border-box; border: 0px solid rgb(229, 231, 235); --tw-shadow:0 0 transparent; --tw-ring-inset:var(--tw-empty, ); --tw-ring-offset-width:0px; --tw-ring-offset-color:#fff; --tw-ring-color:rgba(59,130,246,0.5); --tw-ring-offset-shadow:0 0 transparent; --tw-ring-shadow:0 0 transparent; line-height: 1.75; font-size: 16px; color: rgb(26, 26, 26); font-family: ui-sans-serif, system-ui, -apple-system, BlinkMacSystemFont, " segoe="" ui",="" roboto,="" "helvetica="" neue",="" arial,="" "noto="" sans",="" sans-serif,="" "apple="" color="" emoji",="" "segoe="" ui="" symbol",="" emoji";="" background-color:="" rgb(247,="" 248,="" 252);"="">來(lái)源：知網(wǎng)：淺析自動(dòng)駕駛中的感知系統(tǒng)，知乎

 

 

汽車傳感器有哪些？

 

 

【太平洋汽車網(wǎng)】汽車傳感器有空氣流量傳感器、ABS傳感器、節(jié)氣門位置傳感器、水溫傳感器、凸輪軸位置傳感器、曲軸位置傳感器、車速傳感器、爆震傳感器和氧傳感器等。

　　汽車上有很多傳感器，而且汽車也依靠傳感器工作，傳感器檢測(cè)到信號(hào)，反饋給汽車電腦，經(jīng)過電腦來(lái)控制相應(yīng)部件工作。如果傳感器損壞，相應(yīng)的部件就無(wú)法正常工作，汽車因此也不能正常使用。

　　汽車傳感器有很多，可分為環(huán)境監(jiān)測(cè)、車身感知兩大類：環(huán)境監(jiān)測(cè)傳感器用于探測(cè)和感知周圍環(huán)境，是實(shí)現(xiàn)自動(dòng)駕駛所必需的傳感器；車身感知傳感器用于獲取車身信息，如胎壓、油壓、車速等，是維持汽車正常、穩(wěn)定、安全行駛所必備的基礎(chǔ)傳感器。

　　主要的傳感器有：空氣流量傳感器、ABS傳感器、節(jié)氣門位置傳感器、水溫傳感器、凸輪軸位置傳感器、曲軸位置傳感器、車速傳感器、爆震傳感器和氧傳感器等。

下面是部分汽車傳感器原理及應(yīng)用：

空氣流量傳感器空氣流量傳感器測(cè)量發(fā)動(dòng)機(jī)吸入的空氣量，換成電信號(hào)提供給ECU作為噴油時(shí)間的基準(zhǔn)信號(hào)；

ABS傳感器ABS傳感器傳感器一般位于輪胎靠近軸承的位置，在輪轂軸承外面，剎車盤內(nèi)圈，用來(lái)監(jiān)控車速，在急剎時(shí)，將車輪的轉(zhuǎn)速反饋給剎車系統(tǒng)，由剎車系統(tǒng)來(lái)控制車輪有克制的轉(zhuǎn)動(dòng)，以達(dá)最佳剎車效果；

節(jié)氣門位置傳感器節(jié)氣門位置傳感器安裝在節(jié)氣門上，用來(lái)檢測(cè)節(jié)氣門的開度，通過杠桿機(jī)構(gòu)與節(jié)氣門聯(lián)動(dòng)，測(cè)量節(jié)氣門打開的角度電壓信號(hào)，并將信號(hào)傳輸給ECU作為噴油量和點(diǎn)火提前角修正的基準(zhǔn)信號(hào)；

凸輪軸位置傳感器提供曲軸轉(zhuǎn)角基準(zhǔn)位置信號(hào)，作為噴油正時(shí)控制和點(diǎn)火正時(shí)控制的主控制信號(hào)；

曲軸位置傳感器檢測(cè)上止點(diǎn)信號(hào)、曲軸轉(zhuǎn)角信號(hào)和發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速信號(hào)，提供給ECU作為確定點(diǎn)火正時(shí)、噴油正時(shí)及工作順序的基準(zhǔn)信號(hào)；

車速傳感器檢測(cè)汽車的行駛速度，給ECU提供車速信號(hào)，用于巡航控制和限速斷油控制，也是自動(dòng)變速器的主控制信號(hào)；

爆震傳感器檢測(cè)發(fā)動(dòng)機(jī)缸體振動(dòng)情況，以供電子控制器識(shí)別發(fā)動(dòng)機(jī)爆震工況。發(fā)動(dòng)機(jī)爆震時(shí)，發(fā)動(dòng)機(jī)振動(dòng)通過傳感器內(nèi)的質(zhì)塊傳遞到晶體上，壓電晶體由于受質(zhì)塊振動(dòng)產(chǎn)生的壓力，在兩個(gè)極面上產(chǎn)生電壓，把振動(dòng)轉(zhuǎn)化為電壓信號(hào)輸出。

（圖/文/攝：太平洋汽車網(wǎng) 問答叫獸）