自動駕駛汽車上面有哪些感測器？

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分三個方面詳細聊聊。

首先是谷歌汽車

最主要的感測器就是位於車頂的激光掃描儀，其次是攝像頭、雷達、車身位置和慣性等感測器。

大部分人對無人駕駛汽車的印象就是一般這種車輛腦袋上都會頂一個旋轉的球。比如Google的無人駕駛試驗車和量產車（如下照片所示）。

這個旋轉的球其實就是3D激光掃描儀。目前3D激光掃描儀仍然是公認可以比較精確可靠描繪周邊三維環境的儀器。因此廣泛應用于軍工和工程機械上。但同時3D激光掃描儀的成本也是很高的。Google無人駕駛試驗車所用的普銳斯汽車在美國售價低於3萬美元。其搭載的各種測量設備則價值15萬美元。而測量設備中3D激光掃描儀就佔到了近一半的成本。其搭載來自美國矽谷Velodyne公司的第一代64波束產品價值7萬美元。儘管Velodyne公司推出了一系列產品，包括新的32波束和16波束的版本，但最低的價格仍需要近8千美元（如圖為Velodyne的64、32、16波束產品）。

作者：辣筆小星

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其次是奧迪Autopilot自動駕駛概念車

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奧迪自動駕駛汽車擁有眾多感測器包括12個超聲波感測器、4個高清俯視魚眼攝像頭、1個高清3D攝像頭、1個紅外線夜視攝像頭、4個雷達感測器和1個激光掃描器全面而完整的監測汽車四周的環境。這些感測器的位置大家可以依次參照下面的照片。

要去融合那麼多感測器的信號勢必需要一個非常強大的「大腦」。在過去人們能想到的最直接的方法就是使用強大的工控計算機來實現實時控制。比如如下的照片奧迪自動駕駛測試車後備箱所堆的滿滿一後備箱的設備。

但這些工控計算機又占空間又笨重，奧迪就開始了更小巧的控制系統開發。而這個更小巧的控制系統就是奧迪的中央駕駛輔助控制器zFAS系統。zFAS就是德語zentralesFahrerassistenzsteuerger?t或者英語central driver assistancecontroller的縮寫。經歷了數代的開發以後zFAS系統已經變得非常小巧並且可以安裝於車輛後備箱的一個角落裡了。如下即是第一代及第二代zFAS模塊的照片以及安裝於後備箱角落的實際效果圖。

根據它的構架該模塊由前方圖像處理單元（front image processing）、全景圖像處理單元（surround image processing）、感測器融合主控單元（sensorfusion host）和應用主控單元（application host）四部分組成。各部分的位置如下照片所示。

如果大家仔細看第一和第二代zFAS模塊照片的話會發現TTTech的logo。zFAS模塊是由一家名為TTTech的公司開發的。你可能認為這只是一家名不見經傳的軟體演算法開發小公司。那我只能說你有點小看他了。TTTech是一家總部位於奧地利的機器人技術公司，它和維也納科技大學有非常深的淵源。提到TTTech這家公司就不得不說一下確定性乙太網（DETERMINISTICETHERNET）。如果你對這個名詞很陌生那一點不奇怪，因為這是一種專門服務於高實時性要求過程式控制制的網路，很少用於普通民用。TTTech公司主導開發的確定性乙太網被正式命名為TTEthernet（時間觸發乙太網Time-TriggeredEthernet）。SAE國際自動機工程師學會為其制定了行業標準AS6802，並且該網路被規範定義進了IEEE802.1協議（家用WIFI使用的是IEEE802.11協議）。那麼TTTech公司在自動控制方面有什麼成功案例呢？早在2009年TTTech的自動控制系統及確定性乙太網就被應用在了波音最新一代的波音787夢幻客機787Dreamliner。並且在2013年波音787完成了試飛並開始正式投入商業運營。同在2013年TTTech的確定性乙太網技術被應用到了美國航空航天管理局NASA新一代的載人航天計劃獵戶座多用途載人航天器OrionMPCV（Orion Multi-Purpose Crew Vehicle）當中。獵戶座航天器是NASA計劃開發的最新一代載人航天器，用於替代太空梭執行運送航天員進入國際空間站的任務。其一次可以攜帶6名航天員進入國際空間站。並且它遠期還將承擔美國重返月球和登陸火星的計劃。該航天器被設計成可以一次運送4名航天員往返月球，其最大載荷能力甚至相對於原來阿波羅登月返回艙的總重量。遠期為了登陸火星，獵戶座航天器還可能改用甲烷推進燃料，而火星擁有相當大的甲烷儲量。所以獵戶座航天器可謂是美國航天計劃的重中之重。2014年12月底搭載著TTTech確定性乙太網技術的獵戶座航天器成功完成了第一次耗時4個半小時的發射返回試驗，初步證明了其出色的可靠性。因此奧迪自動駕駛技術並不是使用普通的乙太網技術連接眾多的感測器，而是使用了TTTech的確定性乙太網技術來保證其實時性和可靠性。可以說奧迪自動駕駛某種程度上在使用現代民航飛機甚至航天飛船使用的自動駕駛技術。如下是南方航空的波音787和波音787機艙內部的抬頭顯示系統照片，以及獵戶座航天器的發射測試準備照片。

其實不僅TTTech是成就奧迪自動駕駛「大腦」zFAS系統的大功臣，NVIDIA也正在幫助奧迪大幅縮小zFAS系統的尺寸。可能大家對於NVIDIA的了解還主要來自於NVIDIA的顯卡。其實NVIDIA在移動處理器方面有非常大的投入。NVIDIA最新的一代移動圖形處理器Terga K1幫助奧迪自動駕駛zFAS模塊縮小到只有一個飯盒大小的尺寸。而性能反而比上一代更加強大。這一切都源自於Terga K1內部包含的192個顯示處理核心強大的圖形處理能力。如下就是裝載了NVIDIATerga K1處理器的最新一代奧迪自動駕駛zFAS模塊照片。

最後聊聊特斯拉Model S

特斯拉自動駕駛系統Autopilot的感知感測器如上圖主要由12個長距離超聲波距離感測器Ultrasonic Sensors、1個長距離雷達Radar和1個前向攝像頭Forward-facing camera組成。可以實現自動巡航，自動變道和緊急剎車功能。

緊急剎車功能的關鍵感測器如上圖所示，左側為位於車輛內後視鏡中集成的前向攝像頭，右側為車輛前保險杠中下部裝配的長距離雷達Radar。

作者：辣筆小星

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