多傳感器融合（二）
七．攝像頭
攝像頭：智能駕駛之慧眼
車載攝像頭是實現眾多預警、識別類 ADAS 功能的基礎。在眾多 ADAS 功能中，視覺影像處理系統較為基礎，對於駕駛者也更為直觀，而攝像頭又是視覺影像處理系統的基礎， 因此車載攝像頭對於自動駕駛必不可少。
攝像頭可實現的 ADAS 功能
以上眾多功能都可借助攝像頭實現，有的功能甚至只能通過攝像頭實現。
車載攝像頭價格持續走低，未來單車多攝像頭將成為趨勢。攝像頭成本相對低廉，價格也從 2010 年的 300 多元持續走低，到 2014 年單個攝像頭價格已降低至 200 元左右，易於普及應用。
根據不同 ADAS 功能的要求，攝像頭的安裝位置也不盡相同。按攝像頭的安裝位置不同，可分為前視、側視、后視和內置四個部分。未來要實現全套 ADAS 功能，單車需配備至少 5 個攝像頭。
八．全景泊車系統
全景泊車系統通過安裝在車身周圍的多個超廣角攝像頭，同時采集車輛四周的影像，經過圖像處理單元矯正和拼接之后，形成一副車輛四周的全景俯視圖，實時傳送至中控台的顯示設備上。
駕駛員坐在車中即可以“上帝視角”直觀地看到車輛所處的位置以及車輛周報的障礙物。
車載攝像頭應用廣泛且價格相對低廉，是最基本最常見的傳感器。相對於手機攝像頭，車載攝像頭的工況更加惡劣，需要滿足抗震、防磁、防水、耐高溫等各種苛刻要求。制造工藝流程復雜，技術難度高。
特別是用於ADAS功能的前視攝像頭，涉及行車安全，可靠性必須非常高。因此車載攝像頭的制造工藝也更加復雜。
九．車載攝像頭產業鏈
在成為整車廠商的一級供應商之前，需經過大量不同種類的嚴格測試。但是一旦進入整車廠商的一級供應商體系就會形成很高的壁壘，很難被替代，因為更換供應商的成本太高，重新更換供應商就意味着整車廠商要再次進行復雜的測試。
全球視覺系ADAS龍頭Mobileye從1999年成立就開始研發視覺處理系統，但在2007年搭載Mobileye產品的車型才上市，從研發到正式進入前裝市場，用了八年的時間。但成為眾多整車廠商的一級供應商后，Mobileye已成為這一領域絕對的寡頭。
自從其公司2014年上市至今，與其他公司競逐各大汽車廠商的智能汽車安全設備招標時，Mobileye的成功率幾乎是百分之百。
十．毫米波雷達：ADAS 核心傳感器
毫米波的波長介於厘米波和光波之間， 因此毫米波兼有微波制導和光電制導的優點：
1）同厘米波導引頭相比，毫米波導引頭具 有體積小、質量輕和空間分辨率高的特點；
2）與紅外、激光等光學導引頭相比，毫米波導引頭穿透霧、煙、灰塵的能力強，傳輸距離遠，具有全天候全天時的特點；
3）性能穩定，不受目標物體形狀、顏色等干擾。毫米波雷達很好的彌補了如紅外、激光、超聲波、 攝像頭等其他傳感器在車載應用中所不具備的使用場景。
毫米波雷達的探測距離一 般在 150m-250m 之間，有的高性能毫米波雷達探測距離甚至能達到 300m，可以滿足汽車在高速運動時探測較大范圍的需求。與此同時，毫米波雷達的探測精度較高。
毫米波雷達應用於自適應巡航
這些特性使得毫米波雷達能夠監測到大范圍內車輛的運行情況，同時對於前方車輛的速度、加速度、距離等信息的探測也更加精准，因此是自適應巡航（ACC）、自動緊急剎車(AEB) 的首選傳感器。
目前 77GHz 毫米波雷達系統單價大約在 250 歐元左右，高昂的價格限制了毫米波雷達的車載化應用。
激光雷達：功能強大
激光雷達性能精良，是無人駕駛的最佳技術路線。激光雷達相對於其他自動駕駛傳感器具有非常優越的性能：
分辨率高。激光雷達可以獲得極高的角度、距離和速度分辨率，這意味着激光雷達可以利用多普勒成像技術獲得非常清晰的圖像。
精度高。激光直線傳播、方向性好、光束非常窄，彌散性非常低，因此激光雷達的精度很高。
抗有源干擾能力強。與微波、毫米波雷達易受自然界廣泛存在的電磁波影響的情況不同，自然界中能對激光雷達起干擾作用的信號源不多，因此激光雷達抗有源干擾的能力很強。
激光雷達的空間建模
三維激光雷達一般安裝在車頂， 可以高速旋轉，以獲得周圍空間的點雲數據，從而實時繪制出車輛周邊的三維空間地圖。同時，激光雷達還可以測量出周邊其他車輛在三個方向上的距離、速度、加速度、角速度等信息，再結合 GPS 地圖計算出車輛的位置，這些龐大豐富的數據信息傳輸給 ECU 分析處理后，以供車輛快速做出判斷。
激光雷達車用方案:
以地圖為中心：以 Google 和百度為代表的互聯網企業的無人駕駛是以地圖為中心， 主要原因在於激光雷達可以為這些公司繪制高精度地圖。
以汽車為中心：對大多數車企而言，他們更想要一款專為汽車量身定制的激光雷達產品。
十一．激光雷達
首先，和測繪專用的笨重“大花盆”相比，小型激光雷達和汽車更配，為了兼顧美觀和風阻系數，自動駕駛汽車與普通汽車不應該在外觀上有任何差別，激光雷達盡量要被做成小體積直接嵌入車身，這就意味着要將機械旋轉部件做到最小甚至拋棄。
因此車用激光雷達沒有選用大體積旋轉結構，而是在制作工藝上，將旋轉部件做到了產品內部。例如 Ibeo 的激光雷達產品 LUX，改為固定激光光源，通過內部玻璃片旋 轉的方式改變激光光束方向，實現多角度檢測的需要。
而Quanergy 旗下產品 S3 是一款全固態產品，使用了相位矩陣新技術，內部不存在任何旋轉部件。
不過，好東西都很貴。激光雷達單價以萬為單位，高昂的價格讓其難以市場化。
最后我們對比一下這三大傳感器性能：
十二．“雷達”與“攝像頭”
多傳感器融合技術中的“雷達”與“攝像頭”
傳感器融合這一想法的偉大之處在於獲得不同傳感器和傳感器種類的輸入內容，並且使用組合在一起的信息來更加准確地感知周圍的環境。
相對於獨立系統，這樣可以做出更好、更安全的決策。雷達也許不具有光傳感器所具有的分辨率，不過它在測距和穿透雨、雪和濃霧方面具有很大優勢。這些天氣條件或光照不足的惡劣情況不利於攝像頭發揮作用，不過攝像頭能夠分辨顏色（可以想一想街道指示牌和路標），並且具有很高的分辨率。
目前路面上圖像傳感器的分辨率已經達到1百萬像素。在未來幾年內，圖像傳感器的發展趨勢將是2百萬，甚至4百萬像素。
“雷達”與“攝像頭”相互融合
雷達和攝像頭是兩項傳感器技術完美融合、互為補充的典范。采用這種方法的融合系統所實現的功能要遠超這些獨立系統能夠實現的功能總和。
使用不同的傳感器種類可以在某一種傳感器全都出現故障的環境條件下，額外提供一定冗余度。這種錯誤或故障可能是由自然原因（諸如一團濃霧）或是人為現象（例如對攝像頭或雷達的電子干擾或人為干擾）導致。
即使是在一個傳感器失效的情況下，這樣的傳感器融合系統也可以保持某些基本或緊急的功能。完全借助報警功能，或者讓駕駛員時刻做好准備，從而接管對車輛的控制，系統故障也許就不那么嚴重了。
然而，高度和完全自動駕駛功能必須提供充足的時間讓駕駛員重新獲得對車輛的控制。在這段駕駛員接管車輛控制之前的時間范圍內，控制系統需要保持對車輛最低限度的控制。