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无人驾驶传感器的选择与布置

时间: 2024-03-10 13:44:08 |   作者: 汽车排放气体分析仪

今年号称是激光雷达元年!各厂家纷纷发布搭载激光雷达的车型,不光是新势力,如小鹏、蔚来,也包括传统

产品特性

  今年号称是激光雷达元年!各厂家纷纷发布搭载激光雷达的车型,不光是新势力,如小鹏、蔚来,也包括传统汽车厂家,如上汽、长城、北汽等,都是计划今明两年量产。

  同时,毫米波雷达数量,也从1~5颗拓展到6~8颗,已有应用4D成像雷达车型;摄像头,除了前视和环视摄像头,侧向4颗+后向1颗摄像头已基本成为标配。

  这里简单梳理下无人驾驶传感器方案发展路线(乘用车),以及各类型传感器发展趋势。

  乘用车无人驾驶发展,根据应用的场景不同可分为:行车无人驾驶和泊车自动驾驶。

  由于行车和泊车运行场景有很大不同,在传感器选择上很大区别。同时,需要考虑各类型传感器性能、成本、布置位置等因素。

  行车主要运行工况为中高速,需要选用检测距离较远的传感器。目前应用传感器主要有:摄像头、毫米波雷达、激光雷达。

  泊车运行在低速,一般都会采用检测距离10m内传感器。目前应用传感器主要有:超声波雷达、鱼眼摄像头。

  车辆周边区域,可以大致划分为4大区域:正前区域A、侧前区域B、侧向区域C、后向区域D和侧后区域E(如下图):

  -对于行车无人驾驶,A区域是重中之重,布置传感器也最为丰富。最远感知距离通常要200m以上;其次是侧后E区域和测前B区域,用于变道和横穿等场景,最远感知距离通常要80m以上。

  -对于泊车无人驾驶,需要对车辆四周全覆盖。由于泊车时速度一般在10km/h内,感知距离范围在10m内就能满足要求。

  行车无人驾驶发展可大致分三个阶段:单车道无人驾驶辅助、多车道无人驾驶辅助和点对点自动导航驾驶。

  -多车道无人驾驶辅助:要实现变道辅助,要增加传感器对邻道环境进行感知。通常在车尾部两角各增加1个毫米波雷达,实现对车辆侧后环境感知。进一步,可增加车前毫米波角雷达,拓展侧前环境感知,实现路口辅助JA、紧急车道保持ELK、紧急转向辅助ESA等功能。

  -点对点自动导航驾驶:要实现从一个点到另个点全自动驾驶,需要对车辆旁边的环境进行全方位感知,同时增加冗余。通常要前视增加激光雷达、侧视和后视增加摄像头和毫米波实现增强感知,同时,增加高精地图和惯性导航进行定位。

  自动行车,目前发展到点对点自动导航驾驶阶段。主流传感器方案为:激光雷达x1~3+毫米波雷达x5~8+ADS摄像头x7~10。

  泊车无人驾驶发展大致可分四个阶段:倒车辅助、自动泊车、记忆泊车和代客泊车。

  根据布置位置,车载摄像头可分为:前置摄像头(含ADS摄像头、行车记录仪、夜视、环视前置摄像头等)、侧置摄像头、后置摄像头和内置摄像头。

  对于高阶无人驾驶,ADS摄像头一般为7~10颗。侧视和后视通常共5颗,差异主要在前视摄像头。另外,前视摄像头一般集成图像采集和视觉处理,直接输出目标物。随着目前计算集中化,摄像头有向“只采集不计算”方向发展的新趋势:把计算部分放到域控制器中。如特斯拉前视摄像头,未配置SoC、MCU等计算模块。

  技术发展上,4D成像雷达具有:可实现“高度”探测、分辨率更高、可实现对静态障碍物分类等优势,大多分布在在前视区域应用,达到类似低线数激光雷达效果。目前上汽R品牌-ES33已搭载了2颗采埃孚的4D毫米波雷达,安装在车辆前保险杠,探测距离超过300米。

  另外,毫米波手势雷达、生命体征监测雷达也需要我们来关注。目前车内监测主要以摄像头为主,但是摄像头会涉及到个人隐私问题,毫米波雷达则能够减少这个顾虑。森思泰克已开发出STA60-1手势雷达和STA79-4生命体征监测雷达。其中,STA79-4生命体征监测雷达,已在广汽蔚来合创007上搭载应用。

  对于激光雷达三大核心零部件-激光发射器、激光探测器、扫描部件:-短期受限于成本以及有限的智能驾驶场景,普遍采用905nm激光发射器+Si激光探测器+转镜/MEMS扫描方案;-长久来看性能更优异且可适应更多智能驾驶场景需求的1550nm激光发射器+InGaAs激光探测器+纯固态及FMCW扫描方案。

  -目前国内车型搭载的激光雷达,扫描方式基本都采用转镜方案,激光发射器采用905nm和1550nm都有。

  -华为方案堪称豪华,不过售价也挺“豪华”,不知用户会不会买单;-小鹏的智能化一直被津津乐道。这次P5搭载2颗激光雷达,售价如果线万内那就香了;

  -首次搭载4D毫米波成像雷达的上汽R汽车ES33,不知会不会引领潮流,这可能得跟激光雷达降本趋势博弈。

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