多感測器融合，叩開自動駕駛大門

09-28

來源 |

芯師爺原創組作品

作者丨

芯師爺

「自動駕駛這一領域的挑戰不僅很多，而且很複雜。除了半導體供應商面臨的技術挑戰之外，還有汽車、區域和全球基礎設施方面的挑戰。」——安森美半導體汽車策略和OEM市場拓展副總裁Lance Williams。

安森美半導體汽車策略和OEM市場拓展副總裁

Lance Williams

毫無疑問，在消費電子及個人電腦市場趨於飽和之後，汽車市場成為全球半導體廠商競相角逐的下一個領域，而這背後則是汽車電動化、信息化及智能化所帶來新的增長動能。近日，恩智浦的高層調整以及瑞薩電子的重金收購足以表明汽車市場的重要性。

處於爆發前夜的

自動駕駛

對於全球汽車市場而言，雖然近些年增長速度方面開始放緩，但是該領域技術創新速度並沒有因此受到影響，其中信息技術成為汽車工業發展的核心技術。具體而言，平台化、輕量化、節能化、電子化、智能化以及安全化等成為汽車領域發展的主要方向。

隨著信息技術的不斷發展，汽車工業也發生了巨大變革。特別是在2010年前後，大部分汽車模塊逐步實現智能化。與此同時，不同的匯流排系統及操作系統也可以通過軟體相互連接，從而將不同的模塊串聯起來，實現整車智能化。

為了爭搶未來產業高地，傳統汽車主機廠商紛紛布局自動駕駛領域，如沃爾沃、戴姆勒、大眾、通用汽車、福特、寶馬、奧迪、豐田、日產、長安、吉利、東風等，基本涵括了市面上主流的汽車品牌。相較於主機廠商的「後知後覺」，全球科技巨頭如谷歌、英偉達、Mobileye、百度等在自動駕駛領域表現的尤為積極，起到了很好的帶動作用。與此同時，全球創業企業也紛紛將目光瞄準了自動駕駛領域，特別是在核心感知層。

全球無人駕駛汽車市場規模（單位：億美元）來源IHS

而作為信息技術的基礎，半導體元器件及晶元在自動駕駛中發揮著關鍵作用，如信息採集、分析及處理，車身控制，通信安全，動力管理，娛樂系統等。為此，半導體廠商也在積極推進自動駕駛落地。如全球十大汽車IC廠商之一的安森美半導體，除了汽車功能電子化、照明、車身電子及電源管理方面持續完善之外，在自動駕駛領域也進行了重點布局，可以提供完整的方案，包括超聲波感測器、圖像感測器、雷達、光達(LiDAR)和電源管理，以支持各級半自動/自動駕駛所需的所有感知模式。憑藉豐富的汽車行業經驗和歷史，為客戶提供符合AEC車規的最寬廣陣容的產品，以滿足汽車工業發展需求。

半導體在汽車領域應用

也正是基於產業鏈的共同發力，自動駕駛在近幾年間取得了快速發展，並有望迅速走入現實。對此，Lance Williams認為：「我們對自動駕駛的看法是積極的，2級和3級自動駕駛汽車在未來幾年內將穩步增長，在2021年和以後4級自動駕駛將成型。」

為此，安森美半導體在9月的深圳光博會期間展示了第三代LiDAR掃描系統和高性能的成像方案。第三代LiDAR演示中的LiDAR系統接收器採用了MR-00116A20 1X16 硅光電倍增管(SiPM)陣列。成像方案包括100萬像素圖像感測器AR0143和200萬像素圖像感測器AR0233，用於駕駛員監控系統，具有片上高動態範圍(HDR)，降低了系統成本，單次曝光超過95 dB，微光性能出色，符合汽車安全完整性等級B級(ASIL-B)。以滿足3級自動駕駛中駕駛監控需求。

多感測器融合成必經之路

雖然說自動駕駛在全球範圍內已經形成風潮，並有望在2021年實現4級自動駕駛，但是其想要真正走入現實也並非易事。從技術方面而言，目前自動駕駛的痛點在於穩定可靠的感知及認知，包括清晰的視覺、優質的演算法、多感測器融合以及高效強大的運算能力。其中，多感測器融合也被認為是自動駕駛未來的重要發展趨勢。

目前用於自動駕駛的感測器主要有激光雷達、毫米波雷達以及攝像頭三類，其各具優缺點。激光雷達具有高精度、高解析度的優勢，然而其易受雨霧等極端天氣影響，且成本居高不下，不利於大規模量產。雖然毫米波雷達可解決激光雷達的部分缺點，但是其探測距離易受元器件功率及潮濕環境影響。另一方面，如果不與其他感測器配合使用，攝像頭在夜晚就顯得捉襟見肘了。

針對感知層的現狀，Lance Williams表示：「感測器融合是具潛力的方案，也是迫在眉睫的挑戰。有效地開發和實施一個含多感測器的方案也面臨著許多挑戰。」

具體而言，多感測器融合就是將多個感測器獲取的數據、信息集中在一起綜合分析以便更加準確可靠地描述外界環境，從而提高系統決策的正確性。雖然在原理上看似簡單，但是在自動駕駛場景中則顯得充滿挑戰。多感測器融合，需要對每個感測器採集的信息進行快速處理，從而讓高速行駛的汽車及時進行反饋動作，以應對突發的交通情況。由此可見，多感測器融合併不僅僅是硬體方面的協同配合，還包括決策層的演算法和算力支持。

為此，安森美半導體在自動駕駛感知層覆蓋了所有的感測器方案，包括超聲波、成像、雷達、光達，可支持視覺、前視先進駕駛輔助系統(ADAS)、車道偏離警告、自適應巡航控制、乘員檢測、電子車鏡、駕駛員監控和手勢識別。在決策層方面，還是關鍵廠商如Mobileye、NVIDIA和英特爾的主要供應商。另外，在執行層安森美半導體還提供用於致動、控制和驅動的各種產品。

對於未來的發展，Lance Williams也透露透漏自動駕駛將成為安森美半導體汽車市場策略中的一個重點應用。除了持續投資內部發展之外，還將通過收購進行擴展。例如，在過去的18個月里，安森美半導體收購了IBM和SensL的76-81 GHz遠程雷達技術，SensL可提供業內最好的微光LiDAR 硅光電倍增管(SiPM)/單光子雪崩二極體(SPAD)。

小結：

站在現在的時間點上，自動駕駛正在一步一步向我們迫近！想要真正意義上實現自動駕駛，在產業鏈的積極配合下還有很多問題需要去攻克。目前來看，在硬體方面還沒有完全達到自動駕駛要求，仍需要不斷完善，正如多感測器的相互融合。

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