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下一代自駕車用感測器之發展

林姿伶/ 發布日期:2020/08/27/ 瀏覽次數:131

隨著自駕車的發展,人們需要更準確獲取車輛周圍環境之資訊,由感測器蒐集的資料可對物體進行辨識、分類、分析,提供車輛周圍環境的高解析度地圖,減少錯誤率的發生,確保行車途中的安全性與舒適性(如下圖)。

一、    雷達模組

在自駕車領域中,短距雷達應用於盲點偵測系統、倒車警示系統 、停車輔助系統;中距雷達應用於自適應巡航控制系統 、車輛防撞系統、自動緊急剎車系統、車側碰撞警示系統;遠距雷達應用於自適應巡航控制系統 、前方防撞警示系統、自動緊急剎車系統。未來,由於雷達模組較光達模組的成本低,在2020年至2030年間,廠商正在開發3D與4D成像雷達技術,以提升物件檢測之能力,達到遠距離探測與成像之功能,再進行圖像處理,實現高解析度與高辨識度之目的,開發案例如下:

開發案例(一):俄羅斯Cognitive Pilot公司開發出高解析度的4D成像雷達系統,檢測範圍可達300公尺,水平視野為90至100度,垂直視野為15至20度,將該雷達系統與相機模組、演算法結合,可應用於L3級自駕系統。
開發案例(二):美國Metawave公司開發出低成本、高性能的雷達系統「SPEKTRA」,藉由模擬波束來探測物體、精確控制波束的發射與接收,能夠在複雜的駕駛環境與惡劣的天氣條件下使用,準確檢測與辨識物體,最大物體檢測範圍可達350公尺、最大行人檢測範圍可達200公尺。
開發案例(三):以色列Arbe公司開發出全球第一個超高解析度4D成像雷達系統「Phoenix」, 能夠即時偵測數百個物體,且具備高敏感度的物體追踪技術,即使被遮蔽物阻擋,仍無影響;該雷達系統可透過客製化的設計,提供各種檢測範圍、視野範圍之規格要求,應用於L2級至L5級自駕系統。

 

二、    相機模組

在自駕車領域中,車輛前側相機應用於自適應巡航控制系統、自動緊急剎車系統、前方防撞警示系統、車道偏離系統、車道保持輔助系統,以及交通標誌辨識;車輛環繞相機應用於360度视角環車攝影之停車功能;車輛內部相機應用於駕駛監控功能。未來,由於4D成像相機與三相機系統(3 cameras)之數據資料眾多,需要使用大功率處理器來存取大容量的記憶體,在2020年至2030年間,廠商正在開發可應用於通訊連接並具備高速資料處理功能之相機,以擴大鏡頭的視角與成像範圍,提升成像系統的辨識度,開發案例如下:

開發案例(一):以色列Foresight公司開發出四鏡頭成像系統「QuadSight」,可直接從第一畫面進行檢測,不需要分類,並且透過感知融合技術與圖像處理演算法,將來自立體視覺相機 與立體熱成像相機 的感測資料進行處理,提供3D圖像的分析。
開發案例(二):法國Outsight公司開發出具即時定位與地圖構建功能之3D語義相機,藉由環境偵測、實際量測物體,獲得光譜數據資料,進行材料成分的分析與辨識,以實現精準檢測效果,將錯誤率降至最低。
開發案例(三):瑞典SmartEye公司開發出高安全性之車輛駕駛狀態監控系統 ,使用眼球追踪軟體,研究人體眼睛、面部、頭部的運動狀態,分析駕駛行為,判斷其清醒度、注意力、專注力,適時發出警示。

 

三、光達模組

在自駕車領域中,3D Flash光達、OPA光達、MEMS光達用於自適應巡航控制系統、前方防撞警示系統、自動緊急剎車系統、車側碰撞警示系統;機械式光達用於360度環車攝影系統、倒車警示系統 、停車輔助系統。未來,光達的需求將隨著自駕系統等級的提升而增加,由於目前的機械式光達成本較高,在2020年至2030年間,廠商正在開發OPA光達、MEMS光達,期望能以較低成本來製作光達產品,並擴大光達的視野範圍,開發案例如下:

開發案例(一):美國Quanergy公司開發出機械式光達、固態光達,以及軟體系統「Qortex」,進行物體檢測、追踪、分類,提供車輛周圍環境之即時訊息。該技術藉由飛時測距(Time-of-Flight, TOF) 技術,測量物體的距離與反射率,並將數據資料上傳至雲端,對數據進行解讀。
開發案例(二):中國速騰聚創公司開發出結合光達「RS-BPearl」、AI演算法、IC晶片組之光達感測器系統「RS-Fusion-P5」,以提供完整的車輛周圍數據資料。其中,「RS-Fusion-P5」檢測範圍可達300公尺,在車輛四周側向嵌入4個光達,可提供360度的車輛周圍視野,量測精度為0.1度。
開發案例(三):比利時XenomatiX公司開發出符合不同測距需求之遠距離光達「XenoLidar Highway」與中距離光達「XenoLidar Intercity」,結合XenoWare應用程式,即時提供車輛周圍環境資訊。「XenoLidar Highway」適合L3級至L5級自駕系統,行駛於高速公路,具有高解析度與遠程測距能力;「XenoLidar Intercity」是專為城市道路環境之行駛所設計,具有高解析度與寬廣視野,提供避免碰撞、盲點監控之性能。

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