智能網(wǎng)聯(lián)時(shí)代汽車傳感器發(fā)展趨勢(shì)預(yù)測(cè)

2022年全國(guó)兩會(huì)期間，多位汽車行業(yè)人大代表提出了包括建立法律規(guī)范體系、打造操作系統(tǒng)生態(tài)、保護(hù)汽車數(shù)據(jù)隱私、推動(dòng)國(guó)產(chǎn)車規(guī)級(jí)芯片產(chǎn)業(yè)化等多項(xiàng)智能網(wǎng)聯(lián)汽車相關(guān)建議。構(gòu)建智能網(wǎng)聯(lián)汽車體系化優(yōu)勢(shì)，已成為汽車產(chǎn)業(yè)人的共同愿景和汽車產(chǎn)業(yè)發(fā)展的遠(yuǎn)景目標(biāo)。對(duì)智能網(wǎng)聯(lián)汽車產(chǎn)業(yè)體系的強(qiáng)力推動(dòng)也將使車用傳感器迎來(lái)快速發(fā)展的重大機(jī)遇期。

一、 自動(dòng)駕駛推動(dòng)單車傳感器搭載量激增

智能網(wǎng)聯(lián)汽車是通過(guò)搭載先進(jìn)的車載傳感器、控制器、執(zhí)行器等裝置，融合現(xiàn)代通信與網(wǎng)絡(luò)技術(shù)，能夠感知復(fù)雜的環(huán)境，并做到智能決策、協(xié)同控制和執(zhí)行，最終可實(shí)現(xiàn)自動(dòng)駕駛的新一代汽車。根據(jù)美國(guó)汽車工程師學(xué)會(huì)(SAE)最新標(biāo)準(zhǔn)，汽車駕駛自動(dòng)化系統(tǒng)可分為六個(gè)等級(jí)：L0級(jí)(無(wú)自動(dòng)駕駛)、L1級(jí)(駕駛輔助)、L2級(jí)(部分自動(dòng)駕駛)、L3級(jí)(有條件的自動(dòng)駕駛)、L4級(jí)(高度自動(dòng)駕駛)、L5級(jí)(完全自動(dòng)駕駛)。目前90%的新能源汽車可以達(dá)到L2級(jí)(部分自動(dòng)駕駛)級(jí)別，配置有ACC自適應(yīng)巡航、車道保持系統(tǒng)、自動(dòng)剎車輔助系統(tǒng)和自動(dòng)泊車系統(tǒng)等；少數(shù)新能源汽車可以達(dá)到L3級(jí)，增加自動(dòng)緊急制動(dòng)等功能，可在特定環(huán)境和路段下由車輛自動(dòng)判斷行車環(huán)境是否可以自動(dòng)駕駛，并在復(fù)雜路段自動(dòng)提示司機(jī)接管操作；從L4級(jí)開(kāi)始進(jìn)入真正意義上的無(wú)人駕駛，該級(jí)別目前仍限制行駛區(qū)域；到了最高的L5級(jí)，車輛可以在任何區(qū)域自動(dòng)行駛。

▲數(shù)據(jù)來(lái)源：賽迪顧問(wèn)整理

汽車自動(dòng)化程度越高，對(duì)傳感器的依賴就越強(qiáng)。目前車載傳感器根據(jù)裝備目的不同，可分為提升單車信息化水平的傳統(tǒng)傳感器和為無(wú)人駕駛系統(tǒng)提供支持的智能傳感器兩大類。傳統(tǒng)傳感器包括壓力、位置、溫度、加速度、流量、氣體傳感器等幾類，主要應(yīng)用于動(dòng)力總成系統(tǒng)、底盤系統(tǒng)、車身控制系統(tǒng)中。而當(dāng)汽車進(jìn)入智能網(wǎng)聯(lián)時(shí)代后，除必備的傳統(tǒng)傳感器外，需要更多的智能傳感器作為汽車的五官，進(jìn)行外部環(huán)境感知和內(nèi)部人機(jī)交互。目前用于環(huán)境感知的主流車載傳感器包括激光雷達(dá)、毫米波雷達(dá)、超聲波雷達(dá)、攝像頭等；用于車內(nèi)人員感知交互的傳感器主要有駕駛員監(jiān)控?cái)z像系統(tǒng)、語(yǔ)音識(shí)別傳感器等。高級(jí)別自動(dòng)駕駛汽車裝配的環(huán)境感知傳感器數(shù)量普遍在 30 個(gè)左右，隨著智能網(wǎng)聯(lián)汽車的逐步普及，其對(duì)車載傳感器的需求還將成倍增長(zhǎng)。

▲數(shù)據(jù)來(lái)源：賽迪顧問(wèn)整理

二、智能網(wǎng)聯(lián)時(shí)代汽車傳感器的發(fā)展趨勢(shì)

低時(shí)延要求促使車載傳感器向著近傳感器計(jì)算方向發(fā)展。自動(dòng)駕駛汽車需要快速分析數(shù)據(jù)并做出實(shí)時(shí)決策，而在傳統(tǒng)的感知計(jì)算架構(gòu)中，傳感器和計(jì)算單元在物理空間上的分離會(huì)導(dǎo)致信號(hào)嚴(yán)重延遲。采用近傳感器計(jì)算(例如邊緣計(jì)算、霧計(jì)算)可以有效解決信息延遲問(wèn)題。其中邊緣計(jì)算技術(shù)是在靠近傳感器的位置安裝集存儲(chǔ)、計(jì)算、網(wǎng)絡(luò)等功能于一體的開(kāi)放平臺(tái)，例如將汽車電子控制單元置于各個(gè)傳感器附近，就近接收并處理傳感器數(shù)據(jù)，并作出相應(yīng)決策；霧計(jì)算是將服務(wù)器大量放置在道路兩側(cè)，從而可以就近對(duì)車載傳感器數(shù)據(jù)進(jìn)行分析計(jì)算，以實(shí)現(xiàn)更快、更可靠的導(dǎo)航和決策。

安全性要求促使傳感器系統(tǒng)向著車路協(xié)同方向發(fā)展。受限于傳感器的安裝位置、感知范圍，以及路邊障礙物和周圍車輛尺寸的影響，僅使用車載傳感器無(wú)法對(duì)道路情況進(jìn)行全面準(zhǔn)確的感知，而在道路兩側(cè)安裝感知傳感器則可以為自動(dòng)駕駛車輛提供“上帝視角”，從而與車載傳感器信息形成互補(bǔ)。5G 技術(shù)的發(fā)展也為車路傳感器的快速協(xié)同提供了基礎(chǔ)通信技術(shù)保障。在道路兩側(cè)密集部署感知傳感器也在一定程度上減輕了車載傳感器的成本壓力，更有利于自動(dòng)駕駛汽車后期的市場(chǎng)推廣。

數(shù)據(jù)安全要求促使傳感器與區(qū)塊鏈技術(shù)逐步融合。自動(dòng)駕駛汽車本質(zhì)上是使用計(jì)算機(jī)和傳感器的物聯(lián)網(wǎng)設(shè)備，容易遭受黑客攻擊。區(qū)塊鏈通過(guò)分布式賬本、非對(duì)稱加密、共識(shí)機(jī)制和智能合約等核心技術(shù)，建立具有去中心化、開(kāi)放性、獨(dú)立性、安全性、匿名性的數(shù)據(jù)存儲(chǔ)系統(tǒng)，不僅具有數(shù)據(jù)可溯源的優(yōu)勢(shì)，而且保證了節(jié)點(diǎn)數(shù)據(jù)無(wú)法被篡改，可以有效幫助車載傳感器系統(tǒng)避免DDoS攻擊。然而采用區(qū)塊鏈技術(shù)對(duì)傳感器模塊的數(shù)據(jù)存儲(chǔ)能力也提出了更高的要求。

單點(diǎn)失效可能性促使智能網(wǎng)聯(lián)汽車采用傳感器冗余設(shè)計(jì)。單個(gè)傳感器在特定環(huán)境下失效，將導(dǎo)致智能網(wǎng)聯(lián)汽車對(duì)某一環(huán)境信息的感知不到位，從而導(dǎo)致汽車做出錯(cuò)誤的或保守性的決策。為預(yù)防行車途中可能存在的某一關(guān)鍵性信息缺失，智能網(wǎng)聯(lián)汽車會(huì)采用冗余的傳感器系統(tǒng)。不同傳感器的工作原理和技術(shù)特性各不相同，適合不同的應(yīng)用場(chǎng)景，可采用多類型傳感器結(jié)合的冗余方案確保行車安全。例如在外部感知層面，采用超聲波雷達(dá)+毫米波雷達(dá)+立體攝像頭+激光雷達(dá)的多傳感器冗余方案，可確保在任何狀況下都能準(zhǔn)確感知外部環(huán)境；在定位模塊方面，采用衛(wèi)星定位智能傳感器和雷達(dá)相結(jié)合的冗余設(shè)計(jì)，將基于衛(wèi)星信號(hào)的絕對(duì)定位信息和基于道路特征的相對(duì)定位信息進(jìn)行比對(duì)，確認(rèn)汽車在當(dāng)前道路中的位置，從而可以實(shí)現(xiàn)厘米級(jí)的定位精度。

自動(dòng)駕駛的技術(shù)需求提升推動(dòng)了傳感器技術(shù)的快速升級(jí)，隨著新產(chǎn)品的不斷迭代，車載傳感器市場(chǎng)規(guī)模也將迅速擴(kuò)大，未來(lái)車載傳感器必將迎來(lái)更大的發(fā)展機(jī)遇和更為廣闊的前景。

（文章來(lái)源：中國(guó)電子報(bào)）