圖1、無人駕駛時代中汽車的智能意識

　　自動駕駛汽車將成為汽車市場的主要顛覆者，而其安全性取決于他們用來觀察世界的傳感器系統(tǒng)。

　　剛開始時，人們認(rèn)為自動駕駛汽車是不可思議的，是一個遙不可及的夢想。然而現(xiàn)在自動駕駛汽車終于開始走向現(xiàn)實(shí)世界。在今天的大多數(shù)機(jī)器人的應(yīng)用情況下，錯誤可能會導(dǎo)致一個壞的部分，或者可能是一個未掃描的地板。但是，駕駛汽車時，電腦必須經(jīng)常做出可能危及生命的決定。正因?yàn)槿绱?，所提供的信息必須非常?zhǔn)確的，這意味著通常會使用多個冗余的傳感器系統(tǒng)來解決不同的駕駛情況。

　　圖2、無人駕駛汽車中將會集成多種傳感器

　　下面列出了用于保持無人駕駛車輛安全的傳感器系統(tǒng)。在某些情況下，甚至可以將這些傳感器應(yīng)用于人力驅(qū)動的汽車中，完成緊急制動，盲點(diǎn)識別和自適應(yīng)巡航控制等任務(wù)，以匹配我們面前的車輛。值得注意的是，他們不僅需要在實(shí)驗(yàn)室工作一次甚至幾次，而且還必須是汽車級的，能夠承受千里之外的千變?nèi)f化的沖擊，并且每一次都能產(chǎn)生準(zhǔn)確的結(jié)果。

　　視覺傳感器(Vision sensors) - 如果您考慮以下我們作為人類是如何觀察世界的：我們通過視覺收集了大量的信息。我們不僅可以查看和處理反射到我們眼睛上的光波，還可以使用它們來觀察距離。視覺傳感器(或者稱為攝像頭)在自動駕駛車輛中非常有用，能夠承擔(dān)檢測行人甚至閱讀路標(biāo)等的任務(wù)。然而，它們可以在人眼通常能夠處理的情況下被愚弄，比如在明亮的天空上有鮮艷的物體，甚至描繪與現(xiàn)實(shí)不同的情況的繪畫物體。

　　圖3、汽車前視系統(tǒng)的視覺范圍

　　LiDAR - “光檢測和測距(light detection and ranging)”的縮寫，這種傳感方法可以測量物體360°掃描時近紅外光的反射。多個波束彼此成角度地發(fā)射，并且傳感器陣列在設(shè)備的殼體內(nèi)物理地旋轉(zhuǎn)以產(chǎn)生其周圍的三維圖像。在物理上，這些設(shè)備通常類似于一種超大倒置的咖啡杯，可以在谷歌的Waymo汽車上看到最為著名的一款LiDAR，它在駕駛時掃描一個區(qū)域。

　　圖4、激光雷達(dá)(LiDAR)

　　雖然有人認(rèn)為LiDAR是自動駕駛汽車傳感技術(shù)的黃金標(biāo)準(zhǔn)，但價格一直是其最主要的缺點(diǎn)。當(dāng)Google在近十年前開始嘗試這種技術(shù)時，這種類型的傳感器套件最初花費(fèi)高達(dá)75,000美元。但是，到2017年，其價格已經(jīng)下降到了原來的十分之一。

　　固態(tài)LiDAR(Solid-state LiDAR ) - 隨著在傳感器單元內(nèi)物理旋轉(zhuǎn)紅外激光器的LiDAR的興趣不斷增長，LiDAR公司也在開發(fā)沒有移動部件的固態(tài)版本。重要的是，這些設(shè)備比“傳統(tǒng)”汽車中的激光雷達(dá)(LiDAR)設(shè)備便宜得多。例如，Velodyne宣布將在2018年以每個數(shù)百美元的價格建造這些設(shè)備，創(chuàng)業(yè)公司Innoviz承諾在2018年也推出價格只有100美元的LiDAR傳感器。

　　圖5、激光雷達(dá)(LiDAR)的成本現(xiàn)在已經(jīng)大幅降低

　　盡管比傳統(tǒng)的LiDAR更便宜也更小，但是它們有一個缺點(diǎn)就是他們無法看到完整的360度，這意味著需要多個傳感器才能完整地描繪汽車周圍的環(huán)境。這種類型的固態(tài)器件也可以通過其他令人興奮的方式實(shí)現(xiàn)，如AEye的版本，該版本使用視覺系統(tǒng)和傳感器處理將LiDAR光束聚焦在所需區(qū)域中。

　　通常在許多自動駕駛車輛中發(fā)現(xiàn)，照相機(jī)，LiDAR和雷達(dá)陣列作為單個整體的觀察系統(tǒng)來提供安全的冗余的360度范圍的感測。

　　超聲波(Ultrasound ) - 超聲波傳感器的工作方式是用以便人耳記錄的高頻率的聲音來檢測周圍環(huán)境，然后測量該信號返回所需的時間。雖然你可能預(yù)期的范圍是有限的，特斯拉的超聲波傳感器可以看到近500米的范圍。 超聲波(Ultrasound )除了可以用于作為自動駕駛汽車的傳感器之外，這些傳感器還可用于“傳統(tǒng)”車輛中，用于自停車和盲點(diǎn)檢測等應(yīng)用。

　　圖6、雷達(dá)成像技術(shù)

　　雷達(dá)(Radar) - 雷達(dá)或無線電探測和測距，使用反射的無線電波感測周圍物體，類似于LiDAR。自1900年代中期以來，這種技術(shù)已經(jīng)應(yīng)用于船舶和飛機(jī)的檢測，現(xiàn)在已經(jīng)小型化到可以用于家用汽車中。雷達(dá)傳感器能夠最好地拾取金屬物體，將人類視為部分半透明，并將塑料或木材視為近乎透明。盡管有其缺點(diǎn)，但這種感應(yīng)方法確實(shí)給汽車提供了遠(yuǎn)距離感應(yīng)能力，可以透過灰塵，霧，雨和雪。

　　圖7、雷達(dá)傳感器具有多重優(yōu)點(diǎn)

　　特斯拉的車輛完全放棄了LiDAR，而是使用雷達(dá)作為主要的傳感方法。然而，這些車輛還配備了八個攝像頭，以及超聲波傳感器來補(bǔ)充這個系統(tǒng)。另外，雷達(dá)技術(shù)目前正在用于自動駕駛車輛的自適應(yīng)巡航控制和自動緊急制動中。

　　圖8、無人駕駛汽車集成多種傳感器

　　由于每種類型的汽車傳感器都有其優(yōu)點(diǎn)和缺點(diǎn)，所以這些傳感器需要繼續(xù)協(xié)同工作，以創(chuàng)建一個完整的車輛周圍環(huán)境。雖然今天自動駕駛汽車的傳感器套件可能花費(fèi)數(shù)十萬美元，但當(dāng)大規(guī)模生產(chǎn)的力量全面鋪開時，我們肯定會看到這些價格會持續(xù)下降。我們預(yù)計這種自動化的趨勢將繼續(xù)下去，車輛傳感器將越來越多地補(bǔ)充駕駛員的感官，并最終完全取代他們/她們，這些傳感器技術(shù)都是為了能讓我們安全地行駛在道路上。