對(duì)于輔助駕駛系統(tǒng)（ADAS）和自動(dòng)駕駛汽車（AV），可能永遠(yuǎn)不會(huì)有一種單一、最有效的方法來(lái)實(shí)現(xiàn)傳感技術(shù)。這個(gè)神奇的數(shù)字可能是六個(gè)，因?yàn)槊總€(gè)汽車制造商都會(huì)以六個(gè)基本考慮因素來(lái)決定如何以自己的方式實(shí)現(xiàn)，這將導(dǎo)致每個(gè)人創(chuàng)建自己的獨(dú)特方法來(lái)將傳感器集成到未來(lái)的車輛中。在AutoSens Brussels 2020在線會(huì)議的閉幕式上，一個(gè)專家小組討論了正確的傳感器組合以及如何確保設(shè)計(jì)不會(huì)損害安全性，反之亦然。

與會(huì)者包括汽車嵌入式供應(yīng)商法雷奧（Valeo）的視覺(jué)系統(tǒng)和高級(jí)駕駛員輔助系統(tǒng)高級(jí)專家Patrick Denny。沃爾沃汽車公司技術(shù)主管Paul－Henri Matha； Sense Media Group董事總經(jīng)理Robert Stead； 此外，EE Times Europe還與YoleDéveloppement（法國(guó)里昂）的技術(shù)和市場(chǎng)分析師Pierrick Boulay取得了聯(lián)系，以了解Yole對(duì)在汽車系統(tǒng)中采用和使用各種傳感器類型的見(jiàn)解。

正確的數(shù)字

越來(lái)越多的傳感器被部署在整車中，以主動(dòng)解決安全問(wèn)題。今天，我們的汽車中到底有多少個(gè)傳感器？要進(jìn)一步提高自主性，還需要多少個(gè)傳感器？ Yole的Boulay告訴EE Times：“如果考慮到ADAS的傳感器－超聲波、雷達(dá)、用于感應(yīng)的攝像頭、用于觀察的攝像頭和LiDAR，我們估計(jì)車輛具有10至20個(gè)傳感器，具體取決于車輛的類型，” 。

自然，高端汽車比低端汽車或性能和功能范圍中等的汽車嵌入更多的傳感器。

傳感器將是解決高度自動(dòng)化水平的關(guān)鍵，并且傳感器的數(shù)量和類型預(yù)計(jì)將增加?！拔覀冾A(yù)計(jì)將為這些自動(dòng)化級(jí)別安裝35至40個(gè)傳感器，” Boulay說(shuō)。 “傳感器將更加具體，因?yàn)槲覀儗⒖吹接糜诙獭⒅泻瓦h(yuǎn)程應(yīng)用的傳感器。一個(gè)傳感器將無(wú)法覆蓋所有應(yīng)用。每個(gè)應(yīng)用或用例在傳感器方面都有其規(guī)格和要求?！?/p>

越來(lái)越多的傳感器只是冰山一角。傳感器會(huì)生成大量數(shù)據(jù)，而系統(tǒng)則受到處理能力的嚴(yán)重限制。Boulay說(shuō)，向前發(fā)展，擁有足夠的計(jì)算能力來(lái)處理這些傳感器生成的所有數(shù)據(jù)將是一項(xiàng)關(guān)鍵功能。他說(shuō)：“雖然使用Intel－Mobileye芯片的典型ADAS系統(tǒng)在0．25 TOPS（高端筆記本電腦性能的10倍）和2．5 TOPS（對(duì)于新型EyeQ4芯片）之間實(shí)現(xiàn)了飛躍，但機(jī)器人汽車已經(jīng)超過(guò)250 TOPS。”最終，“車輛的E ／ E ［電氣／電子］架構(gòu)將需要從分布式架構(gòu)變?yōu)榫哂杏?a target="_blank">控制器的集中式架構(gòu)，以便能夠管理來(lái)自傳感器的原始數(shù)據(jù)的融合。”

那么傳感器越多，越好？ Boulay說(shuō)：“有些人可能會(huì)這樣想，但是出于成本或集成方面的原因，汽車中的傳感器數(shù)量不會(huì)無(wú)限增加?！彼A(yù)計(jì)自動(dòng)化傳感器的數(shù)量將在某個(gè)時(shí)候達(dá)到平穩(wěn)。 “主要區(qū)別在于軟件級(jí)別和企業(yè)有效處理大量數(shù)據(jù)的能力。特斯拉等一些OEM仍未使用LiDAR，而是押注傳感器和AI計(jì)算的結(jié)合以實(shí)現(xiàn)高自動(dòng)化水平?！?/p>

客觀地說(shuō)，“某些OEM的傳感器將比其他OEM的傳感器更好，而區(qū)別在于軟件和計(jì)算級(jí)別，”他補(bǔ)充說(shuō)。

優(yōu)化組合

車輛可能在晴朗的天氣下行駛，也可能在暴雨中行駛。傳感器需要始終可用以測(cè)量和監(jiān)視變量。一種提高可用性的有效方法是部署冗余傳感器以補(bǔ)償可能的故障。法雷奧集團(tuán)的丹尼在小組會(huì)議上說(shuō)：“觀察環(huán)境必須有不止一種方法?！?“當(dāng)您完全處于黑暗中或天氣惡劣時(shí)，您需要多種方式和功能來(lái)共同工作?！?/p>

傳感器在人類視覺(jué)處于不利地位的情況下提供幫助，并且傳感器的多樣性使汽車在所有天氣和光照條件下均可靠。 Boulay說(shuō)：“白天攝像機(jī)很好，而在夜晚或有霧或下雨時(shí)，其他傳感器將不會(huì)像攝像機(jī)那樣＇盲目＇，它仍然可以工作，只不過(guò)處于降級(jí)模式?！?/p>

確保正確的位置

就像人類的感覺(jué)一樣，傳感器必須在戰(zhàn)略上定位，以連續(xù)反饋汽車周圍的信息。但是傳感器的放置位置存在技術(shù)限制。例如，前照燈中的冷凝水可能會(huì)阻止激光雷達(dá)工作。在下雪或寒冷的天氣中，霜凍可能導(dǎo)致傳感器故障。紅外傳感器無(wú)法穿透玻璃，也不能放在擋風(fēng)玻璃后面。丹尼說(shuō)，類似地，在超聲波傳感器上涂漆可能會(huì)改變其聲學(xué)特性。

沃爾沃的Matha說(shuō)，傳感器的功耗也是一個(gè)關(guān)鍵的挑戰(zhàn)。 “每個(gè)傳感器消耗的功率在1到10 W之間。如果添加所有具有ADAS功能的傳感器，則可以達(dá)到100或200 W，以及最多4 g的二氧化碳。我們必須降低功耗。例如，某些情況下讓部分傳感器處于低功耗狀態(tài)?！?/p>

熱管理是要考慮的另一個(gè)限制。 Matha說(shuō)，擋風(fēng)玻璃后面的溫度可能達(dá)到90°C，并且可能沒(méi)有合適的傳感器。 “例如，如果將它們放在另一個(gè)區(qū)域中，例如前照燈，我們會(huì)有一些冷卻系統(tǒng)，但這是復(fù)雜且昂貴的?！?/p>

專家們說(shuō)，模擬和駕駛測(cè)試可以幫助確定傳感器的最佳位置。

Yole的Boulay說(shuō)，最重要的是，“傳感器的位置與OEM定位的用例密切相關(guān)。從我們目前在將LiDAR用于高速公路自動(dòng)駕駛的車輛上所看到的來(lái)看，LiDAR處于中央位置，幾乎與ADAS攝像頭和遠(yuǎn)程雷達(dá)對(duì)準(zhǔn)。對(duì)于其他用例，例如停車或城市駕駛，這些LiDAR單元的位置將有所不同，并且預(yù)計(jì)將位于車輛的側(cè)面或拐角處?！?/p>

美學(xué)整合

Matha說(shuō)，沃爾沃汽車目前集成了20種類型的傳感器。其中許多是完全隱藏的。例如，在沃爾沃XC90上，前部停車攝像頭位于格柵中，而側(cè)面攝像頭位于每個(gè)門鏡中，而后部攝像頭則位于牌照上方。 Matha說(shuō)：“我們可以集成傳感器并使它們看起來(lái)更漂亮?！?/p>

但是我們是否必須隱藏傳感器？它們不能成為功能嗎？

對(duì)于Astheimer來(lái)說(shuō)，如果汽車是智能產(chǎn)品，它應(yīng)該看起來(lái)像，“一切都不應(yīng)該被隱藏起來(lái)?！眰鞲衅髯銐蛐?，可以完全集成，現(xiàn)在幾乎不被注意到。但是，隨著我們接近完全自主，在汽車自行駕駛的情況下，某些傳感器“將需要變得非常突出。” 360°LiDAR將需要完全可見(jiàn)，并且其位置將不容妥協(xié)。

更重要的是，Astheimer強(qiáng)調(diào)設(shè)計(jì)人員和工程師需要共同努力，以使傳感器適合車輛的身份。由Warwick Manufacturing Group（WMG），Warwick大學(xué)和Astheimer共同開(kāi)發(fā)的電動(dòng)送貨車原型Deliver－E，將攝像頭集成在車側(cè)面，并將LiDAR突出地放在了車后。

當(dāng)被問(wèn)及在外部吊艙中集中傳感器的相關(guān)性時(shí)，Boulay引用了Magneti Marelli的Smart Corner，該產(chǎn)品可以容納LiDAR、雷達(dá)、攝像機(jī)和超聲波等傳感器，以及基于LED的照明功能，如自適應(yīng)光束和數(shù)字光處理。他說(shuō)：“原始設(shè)備制造商在制造過(guò)程中集成這些吊艙可能會(huì)更容易，但是在發(fā)生事故的情況下，為保險(xiǎn)或消費(fèi)者修理或更換這些吊艙的成本將非常高。” “必須在集成、可修復(fù)性和成本之間找到平衡?！?/p>

減少認(rèn)知負(fù)擔(dān)

人機(jī)界面（HMI）不僅連接了駕駛員和汽車，而且將駕駛員與外界聯(lián)系起來(lái)。風(fēng)險(xiǎn)在于駕駛員會(huì)分散所有功能的注意力，而錯(cuò)過(guò)重要的駕駛信息。

通過(guò)參與Volta Trucks的零電動(dòng)貨車的設(shè)計(jì)，Astheimer意識(shí)到了提高駕駛員警覺(jué)性的重要性。他說(shuō)：“在倫敦，盡管重型旅行車輛僅占總交通量的不到4％，但它們卻造成了50％以上的弱勢(shì)道路使用者死亡，即行人和騎自行車的人死亡。”其主要原因有兩個(gè)：缺乏直接可見(jiàn)性和認(rèn)知超負(fù)荷。

“認(rèn)知是一個(gè)大問(wèn)題，” Astheimer說(shuō)。 “我們需要確保ECU ［電子控制單元］和CAN ［控制器局域網(wǎng)］系統(tǒng)能夠以最清晰、最簡(jiǎn)化的方式讀取正確的信號(hào)并顯示信息，無(wú)論是觸覺(jué)、音頻還是視覺(jué)?！?/p>

使安全變酷

在先前的AutoSens大會(huì)上，Stead引用了專家組的評(píng)論，詢問(wèn)專家們“讓安全變酷”是否是銷售聯(lián)網(wǎng)汽車的關(guān)鍵。

“我們以安全開(kāi)展業(yè)務(wù)，”馬莎說(shuō)。 “我們的客戶需要安全，而我們只能使用傳感器來(lái)確保安全。因此，我們需要用傳感器制造出漂亮的汽車。”

還有另一個(gè)方面要考慮。 使用者需要了解自己汽車的智能水平，以保持對(duì)道路使用者及其周圍環(huán)境的警覺(jué)性。 Astheimer說(shuō)：“通過(guò)使產(chǎn)品越來(lái)越安全，您使駕駛員遠(yuǎn)離了正在做的事情?！?“在車輛上增加自主性的過(guò)程中，您可以通過(guò)簡(jiǎn)單的事情來(lái)幫助駕駛員，但是您卻在使困難的事情變得更加困難。隨著車輛越來(lái)越多，駕駛員容易分心?！?/p>

Astheimer說(shuō)，至關(guān)重要的是，傳感器以及傳感器的反饋信息能夠幫助駕駛員保持對(duì)正在發(fā)生的事情的認(rèn)識(shí)，而不是僅僅從外界吸引他。
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