在前篇中，我們介紹了村田制作所（以下稱(chēng)“村田”）利用其慣性傳感器所具備的低噪聲、高感度、高穩(wěn)定性的特長(zhǎng)，正在進(jìn)行可應(yīng)用于高級(jí)駕駛輔助系統(tǒng)（ADAS）及無(wú)人駕駛汽車(chē)控制的技術(shù)開(kāi)發(fā)。村田一直以來(lái)都致力于提高汽車(chē)傳感器供應(yīng)所需的安全性和可靠性，確保穩(wěn)定的供應(yīng)體制等。然而，在未來(lái)由系統(tǒng)掌管人身安全的無(wú)人駕駛汽車(chē)方面，慣性傳感器需具備比目前更高的安全性和可靠性。在后篇中，我們向負(fù)責(zé)產(chǎn)品開(kāi)發(fā)的工程師們?cè)儐?wèn)了為實(shí)現(xiàn)用于無(wú)人駕駛汽車(chē)的更安全可靠的傳感器，村田正在進(jìn)行怎樣的努力。

深入開(kāi)發(fā)傳感器的利用技術(shù)，強(qiáng)化安全性

――為了實(shí)現(xiàn)無(wú)人駕駛汽車(chē)，你們正在通過(guò)哪些技術(shù)開(kāi)發(fā)工作來(lái)提高慣性傳感器的安全性和可靠性呢？首先，為了提高慣性傳感器元件本身的精度，必須在結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)上下一番工夫。另外，對(duì)于從接收自傳感器的信號(hào)獲取檢測(cè)位置的必要信息時(shí)的信號(hào)處理，也需要實(shí)現(xiàn)可應(yīng)用于無(wú)人駕駛的高精度，以及可承受惡劣環(huán)境的穩(wěn)定性。

在信號(hào)處理方面，我們還進(jìn)行了安全性和可靠性方面的處理，確保在接收自傳感器的信號(hào)中摻雜了異常信號(hào)時(shí)，可以判斷是應(yīng)該將其作為噪聲忽略，還是作為錯(cuò)誤處理。為了進(jìn)行適當(dāng)?shù)奶幚恚覀冃枰_(kāi)發(fā)一套處理方法，在考慮所使用的傳感器的特性的基礎(chǔ)上，確保能夠滿(mǎn)足客戶(hù)提出的技術(shù)要求。進(jìn)行這些信號(hào)處理的半導(dǎo)體晶片（ASIC）和固件都是由村田獨(dú)自開(kāi)發(fā)的。

在性能安全方面，也需要加大開(kāi)發(fā)力度。慣性傳感器是正確了解汽車(chē)位置和方向所不可或缺的元件，必須要確保其性能萬(wàn)無(wú)一失。因此，客戶(hù)會(huì)制作將多個(gè)慣性傳感器安裝在一起的冗長(zhǎng)結(jié)構(gòu)的慣性測(cè)量單元（Inertial Measurement Unit：IMU），以保證其中一個(gè)傳感器出現(xiàn)問(wèn)題時(shí)整體性能不會(huì)失靈。實(shí)際安裝到汽車(chē)上時(shí)，有時(shí)可能也需要將安裝了村田的傳感器的控制模塊和其他模塊組合到一起整合系統(tǒng)。我們需要將這種利用方法也考慮在內(nèi)，理解運(yùn)用傳感器特性的使用方法和信號(hào)處理，以及客戶(hù)的使用方法，努力制造便于使用的傳感器。

通過(guò)在公路上的實(shí)際測(cè)試，提高加強(qiáng)安全性的技術(shù)

――為安全的無(wú)人駕駛汽車(chē)提供輔助作用的傳感器的開(kāi)發(fā)原來(lái)不僅限于元件呢。為了實(shí)現(xiàn)更加安全的系統(tǒng)，你們正在進(jìn)行哪些工作呢？

我們使用已經(jīng)開(kāi)發(fā)的慣性傳感器試著制作了IMU，并將其實(shí)際安裝到汽車(chē)中，然后在芬蘭進(jìn)行了公路測(cè)試。目前我們正在驗(yàn)證測(cè)試效果，同時(shí)正在加強(qiáng)元件和系統(tǒng)的開(kāi)發(fā)。

在實(shí)際測(cè)試中，我們讓汽車(chē)在高速公路上以時(shí)速80km，在一般公路上以時(shí)速40km行駛，其間反復(fù)GPS開(kāi)啟20秒、關(guān)閉10秒的過(guò)程，以驗(yàn)證僅依靠慣性傳感器讓汽車(chē)自行行駛時(shí)會(huì)產(chǎn)生多少誤差。目前，我們已檢測(cè)出汽車(chē)即使在關(guān)閉GPS的狀態(tài)下自行行駛，在高速公路上的實(shí)際位置誤差能保持在30cm之內(nèi)，而在路面狀況較差的一般公路上也能保持在50cm以?xún)?nèi)。也就是說(shuō)，這種誤差不會(huì)超出車(chē)道范圍。

使用慣性傳感器的IMU實(shí)際測(cè)試

但是，即使已經(jīng)證實(shí)汽車(chē)可以在10秒內(nèi)自行行駛，也還不能將慣性傳感器運(yùn)用于無(wú)人駕駛汽車(chē)。因?yàn)樵诂F(xiàn)實(shí)的道路上，會(huì)有一些地方在很長(zhǎng)一段距離內(nèi)都接收不到GPS信號(hào)。

比如，首都高速公路中央環(huán)狀線上的山手隧道全長(zhǎng)約18km。即使事先設(shè)想了在遇到危險(xiǎn)情況時(shí)汽車(chē)會(huì)靠到路肩避難或緊急停止，僅依靠慣性傳感器進(jìn)行無(wú)人駕駛的精度也至少需要保持?jǐn)?shù)公里。換算成時(shí)間的話，僅依靠慣性傳感器自行行駛時(shí)，至少需要維持幾分鐘的時(shí)間。另外，實(shí)際行駛時(shí)會(huì)接收許多外界干擾噪聲，對(duì)于這一點(diǎn)也必須采取相應(yīng)措施。

針對(duì)無(wú)人駕駛的技術(shù)將帶動(dòng)其他領(lǐng)域的革新

――今后，村田的慣性傳感器會(huì)實(shí)現(xiàn)怎樣的進(jìn)步，并會(huì)在哪些領(lǐng)域中擴(kuò)大應(yīng)用范圍呢？

剛才提到了山手隧道，如果僅依靠慣性傳感器行駛完全程，需要汽車(chē)能保持10分鐘以上的高精度位置檢測(cè)。就算使用價(jià)格不菲的航空器用光纖陀螺，也不能保證能否實(shí)現(xiàn)這一點(diǎn)。我們目前考慮的方法是提供可達(dá)到這種精度并且價(jià)格合理的MEMS慣性傳感器，為此我們將不懈努力。

此外，我們認(rèn)為隨著無(wú)人駕駛汽車(chē)的普及，運(yùn)用于其中的技術(shù)在成熟后也可以帶動(dòng)農(nóng)業(yè)機(jī)械和建筑機(jī)械的革新。實(shí)現(xiàn)無(wú)人駕駛后，農(nóng)業(yè)機(jī)械就能減少機(jī)體體積，并根據(jù)農(nóng)作物的生長(zhǎng)狀況和耕地狀態(tài)進(jìn)行極為細(xì)化的農(nóng)業(yè)生產(chǎn)。我們?cè)诮窈蟮募夹g(shù)開(kāi)發(fā)過(guò)程中也會(huì)考慮到這些無(wú)人駕駛汽車(chē)技術(shù)在其他領(lǐng)域的應(yīng)用。

推廣高精度傳感器技術(shù)的利用，為解決社會(huì)問(wèn)題貢獻(xiàn)力量

我們預(yù)感在不久的將來(lái)，無(wú)駕駛員的完全無(wú)人駕駛汽車(chē)將作為生活、商業(yè)及社會(huì)活動(dòng)的輔助工具得到普及。但是，在此之前還有許許多多的技術(shù)難題有待解決。其中一個(gè)難題就是慣性傳感器的高精度化、安全性和可靠性的提高。

負(fù)責(zé)開(kāi)發(fā)慣性傳感器的村田的技術(shù)人員們將繼續(xù)提高技術(shù)，通過(guò)提供高精度、便于使用的傳感器為社會(huì)發(fā)展作出貢獻(xiàn)。對(duì)于村田推動(dòng)無(wú)人駕駛汽車(chē)進(jìn)步的技術(shù)開(kāi)發(fā)，今后也請(qǐng)拭目以待。

責(zé)任編輯：haq