congchuanganqijishufazhanbenshenlaishuo，yaozaijiexialaishinianlibaozhengzidongjiashicheanquandishanglu
，yingjianxingnengyubeihouderuanjiansuanfa，yijibutongchuanganqizhijiandeshujuronghe
，doushixuyaotishengdedifang。

 

△車輛上的各式各樣傳感器

　　

傳感器在自動駕駛的重要性無需贅言。

　　

特斯拉的Autopilot係統通過攝像頭

、毫米波雷達與超聲波雷達的融合數據來控製車輛在高速路車道行駛

、變道以及根據交通情況調整車速。

　　

穀歌的全自動駕駛測試車用的是價格昂貴
、結構複雜的遠距傳感係統LiDAR（激光雷達）。

　　

豐田透露過他們的高速道路自動駕駛汽車上有12個傳感器：1個藏在內後視鏡裏的前攝像頭
，5個測量周圍車輛速度的雷達

，和6個探測周圍目標位置的激光雷達5。

　　

盡管也有一些企業另辟蹊徑，希望通過V2X技術來完成環境感知的工作，但是V2X嚴重依賴於基礎設施，而傳感器則不受這個限製。

　　

　　

LiDAR係統使用的是旋轉激光束。寶馬、穀歌
、richanhepingguodewurenjiashishiyancheyongdejiushizhexiangjishu。danyaoxiangzailiangchancheshangyingyong，jiagebixudafuxiajiang。yeneipubianrenwei
，zaiguojinianzhegemubiaojiunengshixian。

 

△激光雷達工作原理（圖片來自Velodyne）

　　

激光雷達的工作原理是通過發射和接收激光束來實現的。在其內部，每一組組件都包含一個發射單元與接收單元。上圖的Velodyne使用了旋轉鏡麵的設計。

 

這套發射/接jie收shou組zu件jian和he旋xuan轉zhuan鏡jing麵mian結jie合he在zai一yi起qi，能neng掃sao描miao至zhi少shao一yi個ge平ping麵mian。鏡jing麵mian不bu隻zhi反fan射she二er極ji管guan發fa出chu去qu的de光guang
，而er且qie也ye能neng把ba反fan射she回hui來lai的de光guang再zai反fan射she給gei接jie收shou器qi。通tong過guo旋xuan轉zhuan鏡jing麵mian，能neng夠gou實shi現xian90到180度的視角，並且大大降低係統設計和製造的複雜度，因為鏡麵是這裏麵唯一的運動機構。

　　

maichongguangyiqianbeiyongyutancejuli。tancejulideyuanlishijiyuguangfanhuideshijian
，jiguangerjiguanfachumaichongguang，maichongguangzhaoshedaomubiaowuhoufansheyibufenguanghuilai
，zaierjiguanfujinanzhuangyigeguangzitanceqi，takeyitancechufanhuilaidexinhao



，tongguojisuanfashehetancedeshijianchajiukeyijisuanchumubiaowudejuli。maichongjuliceliangxitongyidanbeijihuojiunengshoujidaodaliangdedianyun。

　　

ruguodianyunzhongyoumubiaowu
，mubiaowujiuhuizaidianyunzhongchengxianchuyigeyinying。tongguozhegeyinyingkeyiceliangchumubiaowudejulihedaxiao。tongguodianyunkeyishengchengzhouweihuanjingde3D圖像。點雲密度越高，圖像越清晰。

　　

通過激光雷達來生成周圍環境的3D圖像有幾種不同的方式。

　　

一種實現方法是讓發射/接收組件上下移動同時讓鏡麵旋轉，有時也叫這種方法為“眨眼點頭”。這種方法能生成高度方向上的點雲，但是減少了方位數據點（azimuthdatapoints），因此點雲密度會降低，分辨率也不夠高。

　　

另一種方法叫“光掃描激光雷達”（flashLiDAR）。這種方法是使用2D焦平麵陣列（FocalPlaneArray，FPA）捕bu捉zhuo像xiang素su距ju離li信xin息xi，同tong時shi發fa出chu激ji光guang來lai照zhao射she大da塊kuai麵mian積ji。這zhe類lei傳chuan感gan器qi結jie構gou複fu雜za，製zhi造zao困kun難nan，因yin此ci還hai沒mei有you廣guang泛fan的de商shang業ye應ying用yong。但dan是shi它ta屬shu於yu固gu態tai傳chuan感gan器qi
，沒mei有you運yun動dong部bu件jian

，因yin此ci將jiang來lai有you可ke能neng替ti代dai現xian有you的de機ji械xie式shi傳chuan感gan器qi。

　　

目前雖然有不同的LiDAR結構可以產生很多形式的3D點dian雲yun係xi統tong，但dan是shi還hai沒mei有you一yi種zhong係xi統tong能neng達da到dao自zi動dong駕jia駛shi導dao航hang的de應ying用yong要yao求qiu。比bi如ru說shuo，有you很hen多duo係xi統tong能neng生sheng成cheng精jing致zhi的de圖tu像xiang
，但dan是shi產chan生sheng一yi幅fu圖tu像xiang需xu要yao花hua好hao幾ji分fen鍾zhong。這zhe種zhong係xi統tong就jiu不bu適shi合he移yi動dong傳chuan感gan類lei的de應ying用yong。還hai有you一yi些xie光guang掃sao描miao係xi統tong的de刷shua新xin率lv很hen高gao

，但dan視shi角jiao和he探tan測ce距ju離li又you太tai小xiao。另ling外wai還hai有you一yi些xie單dan光guang束shu(singlebeam)係統能提供有用的信息

，但是如果目標太小或者超出了視角就探測不到了。

　　

要想讓LiDAR傳感器的使用最大化，必須要能夠看到周圍所有的地方
，也就是所說的需要實現360度視角
；zuizhonggeiyonghushuchudeshujuyaoyoushishixing，yincibixushishujushoujihehuamianshengchengzhijiandeshijianyanchizuixiaohua。jiashiyuandefanyingshijianyibanshishifenzhijimiao，ruguowomenyaoshixianzidongjiashidaohang，namedaohangdiannaodeshuaxinlvzhishaoyaodadaoshifenzhiyimiao。shijiaoyebunengzhikanshuipingfangxiang
，haixuyaoyougaodufangxiangdeshijiao，fouzechejiuhuidiaodaolushangdekengli。chuixiangshijiaoyinggaixiangxiajinkenengdekaojincheliang，yibianrangzidongjiashishiyinglumiandedianbohedoupo。

　　

目前
，業內有數家生產製造激光雷達的企業，他們的產品也有著各自的特色。

　　

Velodyne擁有高精度激光雷達技術（HDL）
，據稱其HDL傳感器能夠提供360度水平視角

，26.5度的垂直視角，15Hz的刷新率，並可以每秒生成一百萬像素的點雲。今年Velodyne推出了小型化的32線傳感器，可以實現200米的探測距離，垂直視角28°。

 

△Velodyne固態32線UltraPack激光雷達

　　

Leddar公司同樣也有具備360°探測能力的激光雷達產品。並且，因為同時提供ADAS解決方案，Leddar同樣也提供傳感器融合技術
，把不同傳感器的數據組合在一起，從而形成車輛周邊環境的整體圖像。

　　

固態LiDAR——替代攝像頭/雷達或者作為它們的補充
，可集成到ADAS以及無人駕駛功能中；

　　

為高級別自動駕駛提供高密度點雲的LiDAR；

　　

可以支持光掃描或者光束測量的LiDAR（例如MEMS鏡麵）
；

　　

Ledaar的激光雷達探測距離可達250m，水平視角可達到140度，每秒可生成48萬像素的點雲，水平和垂直方向的分辨率可達0.25度。

 

　　

現在一個很廣泛的應用是將2D激(ji)光(guang)雷(lei)達(da)與(yu)視(shi)覺(jiao)傳(chuan)感(gan)器(qi)相(xiang)結(jie)合(he)，不(bu)過(guo)相(xiang)比(bi)於(yu)激(ji)光(guang)雷(lei)達(da)，視(shi)覺(jiao)傳(chuan)感(gan)器(qi)低(di)成(cheng)本(ben)的(de)特(te)性(xing)
，也(ye)讓(rang)其(qi)成(cheng)為(wei)了(le)在(zai)自(zi)動(dong)駕(jia)駛(shi)解(jie)決(jue)方(fang)案(an)中(zhong)不(bu)可(ke)或(huo)缺(que)的(de)存(cun)在(zai)。

　　

通過視覺傳感器的圖像識別技術對周邊環境進行感知，對於自動駕駛而言，除了知道在什麼位置存在什麼物體/xingrenzhiwai
，jinerxiangcheliangfachujiansushachedengzhilinglaibimianshiguzheyigongnengzhiwai，shiyituxiangshibieweijichu

，nenggoulijiedangqiandejiashichangjing

，bingxuehuichulitufashijian。

 

△視覺傳感器工作流程

　　

如果說激光雷達的難度在於如何讓其性能能夠滿足自動駕駛導航的需求
，那麼攝像頭的難度則在於從感知拔高到認知的這一過程。

　　

以(yi)人(ren)眼(yan)來(lai)進(jin)行(xing)類(lei)比(bi)的(de)話(hua)，人(ren)類(lei)駕(jia)駛(shi)員(yuan)在(zai)看(kan)到(dao)行(xing)人(ren)或(huo)車(che)輛(liang)之(zhi)後(hou)，會(hui)基(ji)於(yu)看(kan)到(dao)的(de)景(jing)象(xiang)對(dui)行(xing)人(ren)或(huo)車(che)輛(liang)的(de)下(xia)一(yi)步(bu)行(xing)動(dong)有(you)個(ge)預(yu)判(pan)，並(bing)根(gen)據(ju)預(yu)判(pan)來(lai)控(kong)製(zhi)車(che)輛(liang)。自(zi)動(dong)駕(jia)駛(shi)車(che)同(tong)樣(yang)需(xu)要(yao)這(zhe)個(ge)「預判」的過程，而攝像頭就起到觀察的作用。自動駕駛汽車必須能夠對車內人員、車外行人
、車附近人們的行為進行觀察、理解、建模、分析和預測。

　　

zhegecongguanchadaoyucedeguochengtongyangshiyongyudaolushangdeqitacheliang，buguo，ruhehuoqujiashichangjingdezhengtihanyi，ruhechulitufadechangjinghemubiao，ruhezhenduitedingmubiao（行人或車輛）準確進行短時或長時的行為分析，以及如何對周邊的人或車輛進行行為預測並決策，這些技術都有待於進一步的深入研究。

　　

　　

傳感器和算法的研究和相應的工程技術正在快速發展，它們可以使自動駕駛汽車預測人和車輛的不確定行為，並快速響應以避免車輛、財產的損失，更重要的是能夠保護珍貴的生命。

　　

當dang然ran
，自zi動dong駕jia駛shi的de傳chuan感gan器qi並bing不bu隻zhi是shi激ji光guang雷lei達da與yu攝she像xiang頭tou兩liang類lei

，毫hao米mi波bo雷lei達da與yu超chao聲sheng波bo雷lei達da，以yi及ji目mu前qian還hai並bing沒mei有you為wei自zi動dong駕jia駛shi所suo用yong的de聲sheng音yin傳chuan感gan器qi
，下xia篇pian文wen章zhang將jiang繼ji續xu介jie紹shao。