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汽车市场对视觉、雷达和LiDAR(激光雷达)传感器的需求不断增长,因为这些传感器能够实现先进辅助驾驶(ADAS)和自动/无人驾驶功能,不仅如此,汽车制造商还对传感器供应商提出了更加苛刻的新要求。

2018.06.12 盖文
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汽车市场对视觉、雷达和LiDAR(激光雷达)传感器的需求不断增长,因为这些传感器能够实现先进辅助驾驶(ADAS)和自动/无人驾驶功能,不仅如此,汽车制造商还对传感器供应商提出了更加苛刻的新要求。

汽车市场对供应商的要求一直很高。OEM厂商为了实现ADAS和自动驾驶技术,希望相关传感器在提升安全性的同时,尺寸能够更小、速度更快且成本更低。通常,ADAS包括多种安全功能,例如自动紧急制动、车道监测以及障碍物警示等。

 

雷达,是一种障碍物探测技术,用于汽车盲点探测及其它安全功能。“近年来,雷达模组的尺寸获得了大幅缩小,其散热要求也越来越高,”NXP(恩智浦)产品线经理Thomas Wilson说,“市场对雷达性能的要求越来越高,而尺寸要求不断缩小,因此成本压力越来越大。”

 

目前,汽车中应用的雷达模组是相对比较笨拙的系统,包含了多个基于不同工艺的芯片。因此,为了追求更小的尺寸和更低的成本,Infineon(英飞凌)、NXP(恩智浦)、Renesas(瑞萨)以及TI(德州仪器)正在开发在同一个器件上整合多个元件的集成雷达芯片组。

 

尽管这些雷达芯片组可以针对多种不同的ADAS应用,但是,它们也代表了一种新的设计趋势。IC制造商将不再采用多种不同的工艺来制造各种芯片,而是采用45nm和28nm的标准CMOS工艺来集成雷达器件。当然,其它可选工艺还包括22nm体硅工艺和FD-SOI(全耗尽型绝缘硅)工艺。

 

实现ADAS和自动驾驶的另一种核心技术,激光雷达(LiDAR),是一种利用脉冲激光来测量目标距离的技术,也正从笨重的机械旋转扫描系统,向集成更多元件、尺寸更小的固态单元发展,以降低高昂的制造成本。

 

雷达业界正在开发下一代高分辨率雷达,以期替代昂贵的LiDAR,不过,LiDAR开发商也并没有闲着。

 

事实上,目前并没有任何一种技术能够满足所有ADAS或自动/无人驾驶要求。如今,有些汽车已经集成了先进的视觉系统和雷达系统。接下来,它们或许还会装配LiDAR,这意味着视觉系统、雷达和LiDAR技术将在一定时期内和谐共存,共同实现汽车ADAS及未来的自动驾驶功能。

 

每一种技术都有其优势和短板。“LiDAR相比视觉和雷达,是一种昂贵得多的传感器系统,但是,它在目标识别方面精度更高。不过,LiDAR在雪、雨、雾等恶劣的气候条件下也有其局限性。” Semico Research公司总裁Jim Feldhan说,“雷达似乎不太会受到天气条件的影响,但是雷达无法像LiDAR那样精确的确定目标物体的尺寸和形状。”

 

共同的目标:安全性更高的汽车

 

为了制造安全性更高的汽车,汽车制造商急需这些专门针对车辆安全性的环境感知技术。据美国国家高速公路交通安全管理局统计,94%的严重车辆事故都是由于驾驶员的操作失误而造成的。

 

为此,近年来汽车产业为车辆配备了越来越多的主被动安全功能。据NXP的Wilson介绍,目前产业正朝着两条殊途同归的路径发展,即新车评价规程(NCAP)和自动驾驶技术。

 

近年来,亚洲、欧洲和美国推出了各自的NCAP指南。在这些新车评价规程中,汽车经过相应测试,基于车辆安全性给予星级评价。五星评价为最高等级,一星则最低。

 

“这种五星评价体系对车辆销售产生了巨大影响。越来越多的消费者倾向购买拥有五星评价的车辆,因为这类车辆的安全性更高,并且,保险费用也更低,”Wilson称。

 

每个主要地区都有自己的NCAP标准。但简单来说,基本的NCAP标准都包含了多种ADAS技术,例如自适应巡航控制、自动紧急制动、并线辅助、车道保持等。

 

自适应巡航控制,能够帮助汽车在车流中,自动调整车速、保证与前车的安全距离,进行自动巡航。自动紧急制动功能,能够在车辆感知到有可能发生碰撞事故前,自动进行车辆制动。

 

车道保持功能,能够帮助车辆保持在一个车道中巡航行驶,避免不安全的车道变更。而并线辅助功能,能够在车辆转弯或变换车道时,探测后方或侧方是否有车辆等障碍物,向驾驶员发出警示或制动车辆。

 

NCAP发展路径图推动了在汽车中集成更多的传感器。“例如,自动紧急制动功能,即需要摄像头,也需要雷达传感器,” GlobalFoundries(格罗方德)汽车事业部副总裁Mark Granger说,“这种技术已经开始从超豪华汽车,下放到更多的中端车型中。”

 

除了NCAP之外,汽车制造商还朝着包括自动驾驶汽车在内的另一条道路发展,自动驾驶技术也在推动摄像头、LiDAR和雷达的需求增长。尽管,十年或更久之内,全自动驾驶汽车并不会成为市场主流。