
在汽車安全技術的進步歷程中,環境感知傳感器扮演了至關重要的角色,它們猶如車輛的感知器官,不斷地監測和解讀車輛周邊的環境信息。隨著汽車安全技術從被動防護向主動干預的轉變,這些感知傳感器的重要性日益凸顯。
在智能駕駛技術領域,環境感知傳感器家族包括激光雷達、車載攝像頭、毫米波雷達以及超聲波雷達等多種成員。這些傳感器各自具備獨特的性能和優勢,能夠針對各種不同場景提供有效的感知解決方案,并在特定受限環境中相互補充,共同提升智能駕駛系統的環境認知能力。
01
車載攝像頭

車輛的環境感知能力在很大程度上依賴于車載攝像頭的技術。這些攝像頭為高級駕駛輔助系統(ADAS)提供了關鍵的視頻數據,通過其感光成像技術,為車輛提供了對周圍環境的視覺理解。根據不同的功能要求和安裝位置,車載攝像頭可以被設計為單目、雙目或廣角攝像頭,并分別安裝在車輛的前方、四周、后方、側面以及車內等關鍵位置,以提供全面的視野覆蓋。
車載攝像頭的內部構造主要包括鏡頭組、圖像傳感器(如CMOS)和數字圖像信號處理器(DSP)。在這些組件中,圖像傳感器扮演著核心技術角色,它決定了攝像頭的光線感知能力和成像質量。CMOS圖像傳感器(CIS)是攝像頭中的核心部件,由微透鏡、彩色濾光片(CF)、光電二極管(PD)和像素設計構成,負責將捕獲的光學信號轉化為電信號,從而實現圖像的數字化。
02
超聲波雷達

超聲波雷達在輔助駕駛員進行泊車操作和預警汽車盲區碰撞方面發揮著重要作用,成為自動泊車技術中的主流傳感器。這些雷達利用超聲波的發射與接收機制,通過計算超聲波信號往返所需的時間來確定障礙物的距離。在車用超聲波雷達中,探頭的工作頻率有40kHz、48kHz和58kHz三種不同類型,其中40kHz的探頭因其較高的敏感度和適宜的探測角度而被廣泛采用。
超聲波雷達根據其安裝位置分為UPA(超聲波駐車輔助)和APA(自動泊車輔助)兩種型號。UPA型雷達通常安裝在車輛的保險杠附近,主要用于檢測車輛前后方的障礙物;而APA型雷達則安裝在車身側面,用于探測側方停車空間。UPA型雷達的探測距離一般在15至250厘米范圍內,而APA型雷達的探測距離可以擴展到30至500厘米,這使得自動泊車系統能夠覆蓋更大的探測區域。
03
毫米波雷達

毫米波雷達是高級駕駛輔助系統(ADAS)的核心部件之一,對于汽車實現智能化駕駛功能至關重要。這種雷達通過發射并接收30GHz至300GHz的毫米波信號,來探測并分析目標物體與雷達之間的距離、位置和速度等數據。在車載毫米波雷達中,FMCW(調頻連續波)技術是主流技術,特別是24GHz和77GHz兩種頻率的使用最為廣泛。
FMCW技術在車載毫米波雷達中占據主導地位,被多家 Tier1 供應商如德爾福、電裝和博世等廣泛采用。該技術能夠通過分析回波的時間參數,同時獲取多個障礙物的尺寸、速度和距離信息,為車輛提供全面的周圍環境物理信息。
24GHz毫米波雷達主要適用于中短距離探測,它負責的功能包括盲點檢測、車道偏離預警、車道保持輔助、變道輔助和停車輔助等。
77GHz毫米波雷達則針對100至250米的中長距離探測,它通常用于自適應巡航控制、碰撞預警指示和緊急剎車輔助等關鍵應用。
04
激光雷達

在智能駕駛技術的發展中,激光雷達技術以其卓越的精確度和穿透能力占據了不可或缺的地位。該技術通過發射激光脈沖并捕捉目標反射的信號,以此來準確測量目標的位置、速度等關鍵特性。
激光雷達的工作機制涉及向目標物發射激光脈沖,然后接收并比較反射回來的信號與原始發射信號,經過復雜的信號處理后,可以準確計算出目標物的距離、方向、高度和速度等參數。
激光雷達系統由幾個關鍵部分組成:激光發射系統負責產生激光脈沖,激光接收系統則負責捕捉反射回來的信號,信息處理系統對信號進行分析以提取目標物的信息,而掃描系統則負責在空間中進行掃描,以生成實時的三維圖像。

激光雷達產品的性能評估通常基于顯性參數,如測距能力和分辨率等,但由于激光雷達技術相對較新,其實測性能和一些隱性指標目前還沒有統一的量化標準,缺乏可靠和公開的數據支持。
汽車環境感知的關鍵傳感器,包括車載攝像頭、超聲波雷達、毫米波雷達和激光雷達,它們在視覺識別和距離感知方面各自扮演著重要角色。這些傳感器的綜合應用為駕駛員提供了全方位、精確的環境信息,極大地增強了駕駛的安全性和便利性。