无人驾驶传感器的选择与布置

  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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