2017年的嵌入式視覺峰會(Embedded Vision Summit)吸引1,200余位關(guān)注整合視覺智慧和產(chǎn)品的與會者，突顯視覺系統(tǒng)持續(xù)增長的重要性。

自駕車和駕駛輔助系統(tǒng)仰賴三大感測器技術(shù)：雷達(dá)(RAdio Detection And Ranging, RADAR)、光達(dá)(Light Detection And Ranging, LiDAR)和相機(jī)。這些感測器技術(shù)的能力常有重疊，但各有其長處和限制。

雷達(dá)芯片尺寸縮小提升汽車安全性

車載雷達(dá)已有數(shù)十年歷史，可偵測物體的速度、距離、和角度。雷達(dá)的運(yùn)算附載較其他感測器技術(shù)更低，而且?guī)缀鯖]有任何環(huán)境運(yùn)作限制。雷達(dá)感測器可根據(jù)操作距離分類：短距離雷達(dá)(Short Range Radar, SRR)從0.2到30公尺，中距離雷達(dá)(Medium Range Radar, MRR)從30至80公尺，長距離雷達(dá)(Long Range Radar, LRR)從80到200公尺以上。

長距離雷達(dá)(LRR)是主動車距巡航控制(Adaptive Cruise Control, ACC)和自動緊急煞車系統(tǒng)(Automatic Emergency Braking Systems, AEBS)的標(biāo)準(zhǔn)感測器。目前部署的系統(tǒng)僅采用LRR支援ACC和AEBS，有其限制且不見得在所有狀況下都能正確反應(yīng)，如前方車輛突然切入、偵測摩托車等體型較狹窄的車輛、或路面弧度影響測距。為克服這些限制，雷達(dá)感測器可以搭配相機(jī)感測器，提供額外偵測情境資料。

如同蜻蜓幾乎可以同時(shí)看到周遭360度的事物，甚至能看到背后。車載雷達(dá)擁有蜻蜓般的眼力，能幫助車輛「看到」駕駛看不到的事物。雷達(dá)可以看到駕駛前后方以及周遭的事物，讓附近360度的路面環(huán)境完全無所遁逃。它能看到并追蹤多個(gè)物體，包括汽車、自行車騎士、和靜止物件，只要這些物體在車輛附近。

車載處理器就像蜻蜓的大腦，能融合來自雷達(dá)、相機(jī)、光達(dá)、與其他感測器的資訊，繪制完整的環(huán)境拼圖。處理器可運(yùn)用這些資訊，確認(rèn)正確步驟，引領(lǐng)車輛朝理想方向前進(jìn)。

雷達(dá)感測器是目前先進(jìn)駕駛輔助系統(tǒng)(Advanced Driver Assistance Systems, ADAS)不可或缺的組件，其功能包括自動緊急煞車、高階定速駕駛控制、防撞、盲點(diǎn)監(jiān)控和偵測、變換和偏離車道協(xié)助、以及脆弱道路使用者偵測。

汽車如果裝備以雷達(dá)為基礎(chǔ)的防撞系統(tǒng)，就能「看到」并追蹤前方移動車輛的距離，如果駕駛未能即時(shí)減速避免碰撞，車輛可以迅速警告駕駛，或采取緊急煞車、轉(zhuǎn)向等行動。

圖1 自駕車和駕駛輔助系統(tǒng)仰賴三大感測器技術(shù)：雷達(dá)、光達(dá)和相機(jī)，這些感測器技術(shù)的能力常有重疊，但各有其長處和限制。

雷達(dá)為改善交通安全鋪路

每年約有130萬人死于車禍，以雷達(dá)為基礎(chǔ)的安全系統(tǒng)可以減少傷亡，提升全球各地道路安全。

歐洲新車安全評鑒計(jì)劃(New Car Assessment Programme, NCAP)曾研究自動緊急煞車系統(tǒng)的效能，發(fā)現(xiàn)能減少38%的追撞。在NCAP的2020年要求中，其特別重視行人和自行車騎士等脆弱道路使用者。采用恩智浦芯片的雷達(dá)感測器在設(shè)計(jì)上必須符合嚴(yán)格的安全標(biāo)準(zhǔn)，確保最高安全效能和可靠運(yùn)作。

雷達(dá)市場正在快速成長，而恩智浦的成長甚至更快，占2016年新雷達(dá)感測器出貨量半數(shù)以上。展望未來，目前整體雷達(dá)市場處于起步階段。恩智浦認(rèn)為在不久的將來，還會有更多雷達(dá)運(yùn)用問世，包括停車、即時(shí)影像等。市場對高效能處理、頂尖的安全性、和多通道、多模式運(yùn)作的需求會不斷增長，功能整合趨勢也將催生更小的「單芯片」，進(jìn)一步縮減尺寸和耗電量，但不影響高效能表現(xiàn)。

圖2 相機(jī)支援的ADAS應(yīng)用范例。

光達(dá)高可靠度已成趨勢

光達(dá)感測器透過計(jì)算光束反彈時(shí)間，測量物體的距離。如果將光達(dá)放在車頂，就能提供車輛周遭應(yīng)避免障礙物的360度3D視野。因此光達(dá)從2007 DARPA自駕挑戰(zhàn)起就成為自駕車的最愛。

雖然光達(dá)感測器的尺寸和成本已大幅縮減，目前使用最廣泛和評價(jià)最佳的型號仍比雷達(dá)和相機(jī)感測器昂貴許多，有些甚至比搭載的車輛還貴。

車載光達(dá)通常使用905nm波長，在有限視野(Field of view, FOVs)下的距離可達(dá)200米，有些公司現(xiàn)在也推出1550nm的光達(dá)，距離更長也更精確。

要注意的是光達(dá)需要光學(xué)濾鏡，才能避免環(huán)境光源和其他光達(dá)的影響。光達(dá)使用的雷射科技也不能傷眼。用固態(tài)光達(dá)(Solid State LiDAR, SSL)取代機(jī)械式掃描光達(dá)(后者整合實(shí)體旋轉(zhuǎn)雷射和接收器，收集周遭達(dá)360度的資料)已蔚為趨勢，因?yàn)闆]有移動零件，可靠度更高，特別是車載環(huán)境下的長期可靠度。目前的SSL視野較小，但因?yàn)槌杀据^低，因此可能使用多個(gè)感測器來涵蓋較大的區(qū)域。

相機(jī)搜集色彩資訊

不同于光達(dá)和雷達(dá)，大多數(shù)車載相機(jī)是一種被動式系統(tǒng)。相機(jī)感測器技術(shù)和解析度扮演很重要的角色。相機(jī)類似人眼，容易受惡劣天候和光線變化的影響。但相機(jī)也是唯一能捕捉質(zhì)地、色彩、和對比資訊的感測器技術(shù)，細(xì)節(jié)采集讓相機(jī)成為分類技術(shù)的領(lǐng)導(dǎo)者。相機(jī)感測器特性搭配持續(xù)提升的像素解析度和低價(jià)位，使相機(jī)感測器成為ADAS和自駕系統(tǒng)不可或缺、出貨量最大的組件。相機(jī)支援的ADAS應(yīng)用范例包括：

主動車距巡航控制(Adaptive Cruise Control, ACC)

目前能可靠地偵測汽車和卡車等寬度正常車輛，未來還需要針對摩托車分類并保持距離。

自動遠(yuǎn)光燈控制(Automatic High Beam Control, AHBC)

目前能切換遠(yuǎn)近光燈，未來還需要偵測對向來車并隨之調(diào)整光束形狀。

交通號志辨識(Traffic Sign Recognition, TSR)

目前能辨識速限和多種限制的號志。未來系統(tǒng)必須了解輔助號志和情境(上午10時(shí)到晚間8時(shí)的速限)、偵測交通號志以調(diào)整ACC、停車、減速等。

車道保持系統(tǒng)(Lane Keep Systems, LKS)

目前能偵測車道標(biāo)示，未來系統(tǒng)還需偵測可行駛路面、適應(yīng)施工號志等多種路面標(biāo)示。

在駕駛艙內(nèi)，系統(tǒng)安全功能包括監(jiān)控駕駛和追蹤搭載成員，再加上手勢辨識和非接觸式(Touchless)控制，包括根據(jù)眼神追蹤替手勢辨識增添情境。就影音系統(tǒng)而言，駕駛監(jiān)控還能確認(rèn)駕駛是否已準(zhǔn)備好依需要重新掌控車輛。

三種感測器技術(shù)各有長處。為確保行駛安全，感測器技術(shù)必須有重疊之處。相機(jī)系統(tǒng)應(yīng)用最多，也能提供色彩和質(zhì)地資訊，所以相機(jī)感測器的出貨量成長最快，根據(jù)市調(diào)機(jī)構(gòu)報(bào)告，相機(jī)感測器出貨量可望于2030年達(dá)到4億件。而光達(dá)與雷達(dá)系統(tǒng)的成本亦正下滑，這兩種技術(shù)占的百分比可望大幅成長，根據(jù)市調(diào)機(jī)構(gòu)預(yù)計(jì)，到2030年出貨量可達(dá)4,000萬~5,000萬件。

除感測器技術(shù)，真正的自動駕駛不僅涉及物件的速度和障礙物的距離，車輛也必須在復(fù)雜的即時(shí)環(huán)境下自行調(diào)整路徑，這需要相機(jī)提供情境資訊以及車對車(V2V)和車對基礎(chǔ)建設(shè)(V2I)之通訊技術(shù)。恩智浦提供廣泛的雷達(dá)感測和處理、視覺處理、安全V2X和感測器融合技術(shù)，帶動自動駕駛車輛的創(chuàng)新。