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自动驾驶的三大核心技术分析

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发表于 2017-10-31 16:02:39 | 显示全部楼层 |阅读模式
无人驾驶并不是单点的技术,而是多个技术的整合。 无人驾驶的整体技术架构,大概可以分为三大模块:算法、系统以及云平台。
首先我们探讨下无人驾驶能如何提高人类社会的效率。
第一是无人驾驶对环境的影响:每辆传统车每年平均排放 5 吨二氧化碳,以美国为例有 2.5 亿台车,每年二氧化碳排放就有 12.5 亿吨。而如果使用中央调度的无人新能源车,那么总排放量可以被降低到 0.6 亿吨,效果十分惊人。然后我们看看无人驾驶对安全的影响:人类驾驶员每驾驶 100 万英里的里程,平均会发生 4.2 次意外,会产生大概 1300 万次车祸。如果我们能把无人驾驶每 100 万英里的车祸率控制在 1 以内,那么总车祸数会被控制在 300 万左右。现在每年全球车祸死亡人数超过百万,所以无人驾驶的普及可以每年在全球挽救几十万甚至上百万的生命。
最后我们了解下无人驾驶对经济的影响:由于减少碳排放,无人驾驶普及可以每年可减少 3000 亿美金的经济损失。另外,每次车祸带来的经济损失平均为 3000 美金,那么如果无人驾驶到达每 100 万英里的车祸率控制在 1 以内的安全目标,每年也可以 减少 3000 亿美金的经济损失。两者相加,无人驾驶普及后每年至少可以减少 6000 亿美金的经济损失, 这基本相当于瑞士的 GDP,如果按全球国家 GDP 排行榜算可以排进前 20 左右。
汽车市场对供应商的要求一直很高。OEM厂商为了实现ADAS和自动驾驶技术,希望相关传感器在提升安全性的同时,尺寸能够更小、速度更快且成本更低。通常,ADAS包括多种安全功能,例如自动紧急制动、车道监测以及障碍物警示等。

雷达,是一种障碍物探测技术,用于汽车盲点探测及其它安全功能。“近年来,雷达模组的尺寸获得了大幅缩小,其散热要求也越来越高,”NXP(恩智浦)产品线经理Thomas Wilson说,“市场对雷达性能的要求越来越高,而尺寸要求不断缩小,因此成本压力越来越大。”
不管在那种方案中,先进的视觉系统都是实现自动驾驶的核心部件。“近年来,基于摄像头的传感器已经能够提供广泛的测距功能,例如路标探测、车道偏离预警、远近光控制、泊车辅助以及驾驶员状态监测等,”TowerJazz公司CMOS图像传感器业务部高级副总裁兼总经理Avi Strum说。
雷达也是ADAS和自动驾驶的核心技术之一。简而言之,雷达通过发射毫米波范围的电磁波,电磁波遇到障碍物后发生反射,被雷达系统捕获,由此计算便能确定障碍物的距离、速度和角度。

通常,OEM厂商会在车辆中采用短距离和长距离雷达。自适应巡航控制和自动紧急制动功能采用长距离雷达(LRR)。长距离雷达一般装配在车辆前保险杠后方。
事实上,业界正在努力开发下一代雷达。其中一个目标便是缩小与LiDAR之间的分辨率差距,或能进一步取代LiDAR。“未来,我们或将看到雷达和LiDAR之间的激烈竞争,”GlobalFoundries公司的Granger说。

雷达研发方面,Imec(欧洲微电子研究中心)目前正在开发140GHz雷达技术。也有其它厂商及研究机构正在研究成像雷达技术。“雷达技术一直在不断发展,”National Instruments(国家仪器)公司的市场技术专家Marcus Monroe说,“新的天线设计和先进的处理算法将为雷达带来更高的性能和全新的功能,使其能够用于之前无法胜任的应用场景,例如行人探测等。”
LiDAR技术一直在进步。这项技术可以应用于自动驾驶汽车,但不仅限于该应用。“大家会看到LiDAR和摄像头、雷达一起联合应用于ADAS系统,”全球最知名的汽车LiDAR供应商Velodyne公司首席技术官Anand Gopalan说。

激光雷达和雷达不同。“LiDAR通过发射一系列脉冲激光,然后测量激光反射回来的飞行时间,”Gopalan解释道,“再利用这些数据创建周围环境的3D、高分辨率地图。”

LiDAR目前还面临很多技术挑战,它包含了很多运动部件,而且价格十分昂贵,但是,这一切都正在改变。根据Yole的数据,一般情况下,汽车摄像头模块的售价大约30美元,而LiDAR系统的售价则高达3000美元以上。但是,现在新开发的LiDAR系统正朝着300美元以下而努力。

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