【導讀】自上世紀 70 年代首次引入防抱死制動(dòng)系統（ABS）以來(lái)，ADAS 技術(shù)在乘用車(chē)中的應用穩步增加，安全性也相應提高。據美國國家安全委員會(huì )（NSC）估計，僅在美國，ADAS就有可能避免約62%的交通死亡事故，每年可挽救超過(guò)20,000人的生命。近年來(lái)，自動(dòng)緊急制動(dòng)（AEB）和前撞預警（FCW）等ADAS功能已變得越來(lái)越普及，超過(guò)四分之一的車(chē)輛都配備了這些功能，以幫助駕駛員預防事故并最終挽救生命。
交通安全是一項巨大的挑戰--每年有 110 多萬(wàn)人因道路交通事故喪生，另有約2000萬(wàn)到5000萬(wàn)人受傷。
造成這些事故的一個(gè)主要原因是駕駛員失誤。汽車(chē)制造商和政府監管機構一直在尋找提高安全性的方法，近年來(lái)，先進(jìn)駕駛輔助系統（ADAS）在幫助減少道路傷亡方面取得了巨大進(jìn)步。
在本文中，我們將探討 ADAS 在提高道路安全方面的作用，以及各種對實(shí)現這一目標至關(guān)重要的傳感器技術(shù)。
ADAS 的演變和重要性
自上世紀 70 年代首次引入防抱死制動(dòng)系統（ABS）以來(lái)，ADAS 技術(shù)在乘用車(chē)中的應用穩步增加，安全性也相應提高。據美國國家安全委員會(huì )（NSC）估計，僅在美國，ADAS就有可能避免約62%的交通死亡事故，每年可挽救超過(guò)20,000人的生命。近年來(lái)，自動(dòng)緊急制動(dòng)（AEB）和前撞預警（FCW）等ADAS功能已變得越來(lái)越普及，超過(guò)四分之一的車(chē)輛都配備了這些功能，以幫助駕駛員預防事故并最終挽救生命。
ADAS 需要多種技術(shù)協(xié)同工作。一套感知套件充當系統的“眼睛”，檢測車(chē)輛周?chē)h(huán)境并為系統的 “大腦 ”提供數據，后者利用這些數據計算出車(chē)輛的執行決策，以輔助駕駛員——例如，當檢測到前方有車(chē)輛且駕駛員未踩下剎車(chē)時(shí)，AEB會(huì )自動(dòng)剎車(chē)，使車(chē)輛及時(shí)停下，避免追尾碰撞。ADAS 感知套件由一個(gè)視覺(jué)系統組成，該系統包括一個(gè)車(chē)規級攝像頭，其核心是一個(gè)高性能圖像傳感器，可捕捉車(chē)輛周?chē)h(huán)境的視頻流，用于檢測車(chē)輛、行人、交通標志等，在低速行駛和停車(chē)情況下顯示這些圖像以輔助駕駛員。攝像頭通常與毫米波雷達、激光雷達（LiDAR）或超聲波傳感器等深度感知系統匹配應用，這些傳感器提供深度信息以增強攝像頭的二維圖像，增加冗余度并消除物體距離測量的模糊性。
對于汽車(chē)制造商及其一級系統供應商來(lái)說(shuō)，實(shí)施 ADAS 系統可能是一個(gè)挑戰：處理多個(gè)傳感器產(chǎn)生的所有數據的處理能力有限，而且傳感器本身也有性能限制。汽車(chē)行業(yè)的要求決定了每個(gè)組件都必須具有極高的可靠性，不僅包括硬件，還包括相關(guān)的軟件算法，因此需要進(jìn)行大量測試以確保安全。系統還必須在最?lèi)毫拥恼彰骱吞鞖鈼l件下保持穩定的性能，能夠應對極端溫度，并在整個(gè)車(chē)輛生命周期內可靠運行。
ADAS 系統中的關(guān)鍵傳感器技術(shù)
現在讓我們來(lái)詳細了解一下 ADAS 中使用的一些關(guān)鍵傳感器技術(shù)，包括圖像傳感器、激光雷達（LiDAR）和超聲波傳感器。每種傳感器都會(huì )提供特定類(lèi)型的數據，通過(guò)軟件算法對這些數據進(jìn)行處理，并將這些數據相互結合，從而生成對環(huán)境的準確而全面的了解。這一過(guò)程被稱(chēng)為傳感器融合，它可以通過(guò)多種傳感器模式的冗余來(lái)提高軟件感知算法的準確性和可靠性，從而通過(guò)更高的置信度決策實(shí)現更高級別的安全。這些多傳感器套件的復雜性可能會(huì )迅速上升，算法需要越來(lái)越強大的處理能力。與此同時(shí)，傳感器本身也在變得越來(lái)越先進(jìn)，從而可以在傳感器級而不是在中央 ADAS 處理器上進(jìn)行本地處理。
汽車(chē)圖像傳感器
圖像傳感器是車(chē)輛的 “眼睛”--可以說(shuō)是任何配備 ADAS 的車(chē)輛中最重要的傳感器類(lèi)型。從自動(dòng)緊急制動(dòng)、前方碰撞預警和車(chē)道偏離警告等 “機器視覺(jué) ”駕駛輔助功能，到用于泊車(chē)輔助的 360 度環(huán)視攝像頭和用于電子后視鏡的攝像頭監控系統等 “人類(lèi)視角 ”功能，再到可檢測到分心或疲勞的駕駛員并發(fā)出警報以防止事故發(fā)生的駕駛員監控系統，圖像傳感器提供的圖像數據可用于實(shí)現各種 ADAS 功能。
安森美（onsemi）提供包括 Hyperlux 系列在內的各種圖像傳感器，這些傳感器以低功耗提供出色的圖像質(zhì)量。Hyperlux 傳感器像素架構包括創(chuàng )新的超級曝光成像方案，可通過(guò) LED 閃爍緩解 (LFM) 捕獲高動(dòng)態(tài)范圍 (HDR) 幀，克服了 LED 前后車(chē)燈或 LED 交通標志因為脈沖頻閃造成的誤讀問(wèn)題。
Hyperlux圖像傳感器設計用于應對具有挑戰性的汽車(chē)場(chǎng)景條件，例如在高架橋上方的直射陽(yáng)光下，能夠捕捉高達150分貝（dB）的動(dòng)態(tài)范圍。配備Hyperlux圖像傳感器的攝像頭在處理極端情況時(shí)的表現遠優(yōu)于人眼，在遠低于1 lux的光照水平下也能正常工作。
安森美的 Hyperlux 圖像傳感器包括 800 萬(wàn)像素的 AR0823AT 和 300 萬(wàn)像素的 AR0341AT。這些數字 CMOS 圖像傳感器采用 Hyperlux 2.1 μm 超曝光單光電二極管像素技術(shù)，具有出色的低照度性能，同時(shí)還能在同一幀圖像中捕捉高照度和低照度場(chǎng)景中的寬動(dòng)態(tài)范圍。超級曝光像素可在一幀圖像中實(shí)現足夠大的動(dòng)態(tài)范圍，從而實(shí)現 “無(wú)憂(yōu)設置”的曝光方案，有效消除了在光線(xiàn)條件發(fā)生變化時(shí)自動(dòng)調節曝光的需要，例如在晴天駛出隧道或停車(chē)場(chǎng)時(shí)。
深度傳感器（激光雷達）
精確測量物體與傳感器之間的距離被稱(chēng)為深度感知。深度信息可以消除場(chǎng)景中的模糊性，對于各種 ADAS 功能以及實(shí)現更高級別的 ADAS 和全自動(dòng)駕駛至關(guān)重要。
有多種技術(shù)可用于深度感知。如果要考慮深度性能，光探測和測距（激光雷達，LiDAR）是最佳選擇。LiDAR 能夠以高深度和角度分辨率進(jìn)行深度感知，并且由于系統通過(guò)近紅外（NIR）激光與傳感器的配合實(shí)現了主動(dòng)照明，因此可以在所有環(huán)境光條件下工作。它既適用于近距應用，也適用于遠距應用。雖然低成本的毫米波雷達傳感器在當今的汽車(chē)應用中更為普遍，但它們缺乏LiDAR 的角度分辨率，無(wú)法提供超出基本ADAS需求的更高級別自動(dòng)駕駛所需的那種高分辨率三維點(diǎn)云環(huán)境信息。
最常見(jiàn)的LiDAR架構是直接飛行時(shí)間（ToF）法，它通過(guò)發(fā)射一個(gè)短紅外光脈沖，并測量信號從物體反射回到傳感器所需的時(shí)間，從而能夠直接計算出距離。LiDAR傳感器通過(guò)在其視野范圍內掃描光線(xiàn)來(lái)復制這一測量過(guò)程，以捕捉整個(gè)場(chǎng)景。
安森美（onsemi）的ARRAYRDM-0112A20硅光電倍增管（SiPM）陣列是一種單光子敏感傳感器，在單片陣列中具有 12 個(gè)通道，在近紅外波長(cháng)如905nm處具有高光子探測效率（PDE），用于檢測返回的脈沖。此SiPM陣列已被集成到一款LiDAR中，該LiDAR裝備在世界上首批提供真正“視線(xiàn)離開(kāi)”的自動(dòng)駕駛功能的乘用車(chē)上，使車(chē)輛具備了超越基礎駕駛輔助的自動(dòng)駕駛能力，即駕駛員可以不再關(guān)注路面情況。這種水平的自動(dòng)駕駛功能，沒(méi)有LiDAR深度感知的支持，至今尚未能在消費級車(chē)輛上可靠地實(shí)現。
超聲波傳感器
另一種用于距離測量的技術(shù)是超聲波檢測，即通過(guò)傳感器發(fā)射頻率超出人類(lèi)聽(tīng)覺(jué)范圍的聲波，然后檢測反彈回來(lái)的聲音，從而通過(guò)飛行時(shí)間測量距離。
超聲波傳感器可用于泊車(chē)輔助等近距離障礙物探測和低速操控應用。超聲波傳感器的一個(gè)優(yōu)點(diǎn)是聲音比光慢得多，因此反射聲波返回傳感器的時(shí)間通常為幾微秒，而光的時(shí)間為納秒，這意味著(zhù)超聲波傳感器所需的處理性能要低得多，從而降低了系統成本。
超聲波傳感器的一個(gè)例子是安森美 NCV75215 泊車(chē)距離測量 ASSP。在車(chē)輛停放過(guò)程中，該元件通過(guò)壓電超聲波變換器對障礙物的距離進(jìn)行飛行時(shí)間測量。它可檢測距離為 0.25 米至 4.5 米的物體，并具有高靈敏度和低噪聲特點(diǎn)。
結語(yǔ)
安森美在開(kāi)發(fā)ADAS所需的傳感器技術(shù)方面發(fā)揮了重要作用。安森美發(fā)明了雙轉換增益像素技術(shù)和HDR（高動(dòng)態(tài)范圍）模式，這些技術(shù)現在被業(yè)界許多傳感器采用，并開(kāi)創(chuàng )了創(chuàng )新的超級曝光設計，使傳感器既能提供出色的低照度性能，又能通過(guò)單個(gè)光電二極管捕捉 HDR 場(chǎng)景而不會(huì )出現飽和現象。由于這種市場(chǎng)和技術(shù)領(lǐng)導地位，因此目前道路上大多數ADAS圖像傳感器都是由安森美開(kāi)發(fā)的。這些創(chuàng )新使安森美能夠在過(guò)去的二十年里為汽車(chē)應用提供高性能的傳感器，進(jìn)而使ADAS在提高車(chē)輛安全方面產(chǎn)生了顯著(zhù)的影響。
汽車(chē)行業(yè)正持續大力投資于 ADAS，并追求車(chē)輛全自動(dòng)駕駛的目標--超越由SAE定義的基本駕駛輔助功能（即L1級和L2級），邁向真正的自動(dòng)駕駛能力（即SAE定義的L3級、L4級和L5級）。減少道路傷亡是這一趨勢背后的主要動(dòng)力之一，安森美的傳感器技術(shù)將在這一汽車(chē)安全變革中發(fā)揮至關(guān)重要的作用。
（作者：安森美汽車(chē)感知事業(yè)部產(chǎn)品營(yíng)銷(xiāo)高級經(jīng)理Bahman Hadji）
免責聲明：本文為轉載文章，轉載此文目的在于傳遞更多信息，版權歸原作者所有。本文所用視頻、圖片、文字如涉及作品版權問(wèn)題，請聯(lián)系小編進(jìn)行處理。
推薦閱讀：
從智能座艙到駕控大腦：AMTS帶你暢游上海車(chē)展黑科技海洋
關(guān)稅風(fēng)暴下車(chē)企們的生存法則：漲價(jià)+清庫+轉產(chǎn)三軸突圍
華為、地平線(xiàn)、大眾等企業(yè)引領(lǐng)汽車(chē)技術(shù)變革，來(lái)AMTS 2025了解更多汽車(chē)行業(yè)發(fā)展前景
貿澤電子單季狂飆8000+新品！全方位追溯，原廠(chǎng)認證產(chǎn)品
