隨著人工智能的蓬勃發(fā)展，自動駕駛正漸行漸近。依據(jù)汽車智能化程度和人類在駕駛過程中參與度的不同，美國機動車工程師協(xié)會(SAE)將自動駕駛分為 6 級(L0-L5)、美國高速公路交通安全管理局(NHTSA)將自動駕駛分為 5 級(L0-L4)。在 SAE 分級標準下，L0-L2 屬于高級駕駛輔助系統(tǒng)(ADAS， Advanced Driving Assistant Systems)， L3-L5 則可稱為自動駕駛系統(tǒng)，且 L5 為無人駕駛，可以實現(xiàn)汽車的完全自動化、能夠自主響應(yīng)各種緊急情況。
SAE/NHTSA 自動駕駛等級劃分
從無自動化到自動駕駛，這一過渡階段所用的各類駕駛輔助技術(shù)均屬于 ADAS。 ADAS 可分為速度輔助、制動輔助、車道輔助及其它輔助四類，包括自適應(yīng)巡航(ACC)、前向碰撞預(yù)警(FCW)、行人碰撞預(yù)警(PCW)、車道偏離預(yù)警(LDW)、盲點探測(BSD)等功能。 目前，全球自動駕駛技術(shù)研發(fā)尚處早期，量產(chǎn)車大多集中于 L1-L2 階段， FCW、 PCW和 LDW 是核心焦點。
ADAS 分類及功能介紹
ADAS 的滲透率正快速攀升， IHS 預(yù)計 2020 年時全球 ADAS 滲透率將從 2015 年的 10%增至 30%，歐洲地區(qū)由于車規(guī)要求滲透率更高達 86%。相應(yīng)的，全球 ADAS 市場不斷擴大，據(jù) Grand View Research 統(tǒng)計，全球 ADAS 市場規(guī)模將從 2016 年的 141.5 億美元，增長至2025 年的 674.3 億美元，年復(fù)合增長率 19%。
2016-2025E 全球 ADAS 市場規(guī)模增長
傳感器是感知層核心
自動駕駛的工作過程可分為三層：(1)感知層： 通過傳感器探測周圍環(huán)境，將各類環(huán)境信息轉(zhuǎn)換為電信號;(2)決策層： 在汽車電子控制單元(ECU)的幫助下，利用算法分析環(huán)境數(shù)據(jù)， 并發(fā)出操作指令;(3)執(zhí)行層： 根據(jù)指令，通過各種執(zhí)行器完成相應(yīng)的汽車操控。
汽車傳感器是感知層的核心部件， 遍布車輛全身。一輛汽車所搭載的傳感器數(shù)量的多寡，直接決定了其智能化水平的高低。目前， 普通家用轎車中約配有數(shù)十個傳感器，高檔轎車中則多達 100 多個。
汽車傳感器遍布車輛全身
汽車傳感器可分為環(huán)境監(jiān)測、車身感知兩大類。在一輛汽車所配臵的傳感器中，呈現(xiàn)出環(huán)境監(jiān)測傳感器量少價高，而車身感知傳感器量多價廉的特點。同時，隨著汽車 SAE 級別的提升，所需的環(huán)境監(jiān)測傳感器數(shù)量增長迅速，占據(jù)了汽車傳感器總成本的絕大部分。
環(huán)境監(jiān)測傳感器用于探測和感知周圍環(huán)境，是實現(xiàn)自動駕駛所必需的傳感器，包括攝像頭和雷達兩類。 1)攝像頭在獲取圖像數(shù)據(jù)后，通過圖像識別技術(shù)，可以實現(xiàn)距離測量、目標識別等功能。 2)雷達利用發(fā)射波和反射波之間的時間差、相位差等信息， 獲得目標物體的位臵、移動速度等數(shù)據(jù)。按所使用的不同類型的波，雷達可以分為超聲波雷達、毫米波雷達、激光雷達三類。
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。按測量參數(shù)類型的不同，車身感知傳感器包括壓力傳感器、加速計、陀螺儀、流量傳感器等。以 MEMS 工藝生產(chǎn)該類傳感器，具有低成本、高可靠性、小體積等優(yōu)勢，已逐步取代了基于傳統(tǒng)機電技術(shù)的傳感器。后文將車身感知傳感器統(tǒng)稱為汽車 MEMS 傳感器。
主要汽車傳感器在各級 SAE 中的應(yīng)用
在環(huán)境監(jiān)測傳感器中，超聲波雷達主要用于倒車雷達以及自動泊車中的近距離障礙監(jiān)測，攝像頭、毫米波雷達和激光雷達則廣泛應(yīng)用于各項 ADAS 功能中。四類傳感器的探測距離、分辨率、角分辨率等探測參數(shù)各異，對應(yīng)于物體探測能力、識別分類能力、三維建模、抗惡劣天氣等特性優(yōu)劣勢分明。 各種傳感器能形成良好的優(yōu)勢互補，融合傳感器的方案已成為主流的選擇。
環(huán)境監(jiān)測傳感器原理及應(yīng)用
(一)攝像頭/毫米波雷達/激光雷達技術(shù)創(chuàng)新活躍，市場規(guī)模增長迅速
