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對于輔助駕駛系統(ADAS)和自動駕駛汽車(AV)，可能永遠不會有一種單一、十分有效的方法來實現傳感技術。這個神奇的數字可能是六個，因為每個汽車制造商都會以六個基本考慮因素來決定如何以自己的方式實現，這將導致每個人創建自己的獨特方法來將傳感器集成到未來的車輛中。在AutoSens Brussels 2020在線會議的閉幕式上，一個專家小組討論了正確的傳感器組合以及如何確保設計不會損害安全性，反之亦然。
與會者包括汽車嵌入式供應商法雷奧(Valeo)的視覺系統和高級駕駛員輔助系統高級專家Patrick Denny。沃爾沃汽車公司技術主管Paul-Henri Matha； Sense Media Group董事總經理Robert Stead； 此外，EE Times Europe還與YoleDéveloppement(法國里昂)的技術和市場分析師Pierrick Boulay取得了聯系，以了解Yole對在汽車系統中采用和使用各種傳感器類型的見解。
正確的數字
越來越多的傳感器被部署在整車中，以主動解決安全問題。今天，我們的汽車中到底有多少個傳感器？要進一步提高自主性，還需要多少個傳感器？ Yole的Boulay告訴EE Times：“如果考慮到ADAS的傳感器-超聲波、雷達、用于感應的攝像頭、用于觀察的攝像頭和LiDAR，我們估計車輛具有10至20個傳感器，具體取決于車輛的類型，” 。
自然，汽車比低端汽車或性能和功能范圍中等的汽車嵌入更多的傳感器。
傳感器將是解決高度自動化水平的關鍵，并且傳感器的數量和類型預計將增加。“我們預計將為這些自動化級別安裝35至40個傳感器，” Boulay說。 “傳感器將更加具體，因為我們將看到用于短、中和遠程應用的傳感器。一個傳感器將無法覆蓋所有應用。每個應用或用例在傳感器方面都有其規格和要求。”
越來越多的傳感器只是冰山一角。傳感器會生成大量數據，而系統則受到處理能力的嚴重限制。Boulay說，向前發展，擁有足夠的計算能力來處理這些傳感器生成的所有數據將是一項關鍵功能。他說：“雖然使用Intel-Mobileye芯片的典型ADAS系統在0.25 TOPS(筆記本電腦性能的10倍)和2.5 TOPS(對于新型EyeQ4芯片)之間實現了飛躍，但機器人汽車已經超過250 TOPS。”終，“車輛的E / E [電氣/電子]架構將需要從分布式架構變為具有域控制器的集中式架構，以便能夠管理來自傳感器的原始數據的融合。”
那么傳感器越多，越好？ Boulay說：“有些人可能會這樣想，但是出于成本或集成方面的原因，汽車中的傳感器數量不會無限增加。”他預計自動化傳感器的數量將在某個時候達到平穩。 “主要區別在于軟件級別和企業有效處理大量數據的能力。特斯拉等一些OEM仍未使用LiDAR，而是押注傳感器和AI計算的結合以實現高自動化水平。”
客觀地說，“某些OEM的傳感器將比其他OEM的傳感器更好，而區別在于軟件和計算級別，”他補充說。
優化組合
車輛可能在晴朗的天氣下行駛，也可能在暴雨中行駛。傳感器需要始終可用以測量和監視變量。一種提高可用性的有效方法是部署冗余傳感器以補償可能的故障。法雷奧集團的丹尼在小組會議上說：“觀察環境必須有不止一種方法。” “當您完全處于黑暗中或天氣惡劣時，您需要多種方式和功能來共同工作。”
傳感器在人類視覺處于不利地位的情況下提供幫助，并且傳感器的多樣性使汽車在所有天氣和光照條件下均可靠。 Boulay說：“白天攝像機很好，而在夜晚或有霧或下雨時，其他傳感器將不會像攝像機那樣'盲目'，它仍然可以工作，只不過處于降級模式。”
確保正確的位置
就像人類的感覺一樣，傳感器必須在戰略上定位，以連續反饋汽車周圍的信息。但是傳感器的放置位置存在技術限制。例如，前照燈中的冷凝水可能會阻止激光雷達工作。在下雪或寒冷的天氣中，霜凍可能導致傳感器故障。紅外傳感器無法穿透玻璃，也不能放在擋風玻璃后面。丹尼說，類似地，在超聲波傳感器上涂漆可能會改變其聲學特性。
沃爾沃的Matha說，傳感器的功耗也是一個關鍵的挑戰。 “每個傳感器消耗的功率在1到10 W之間。如果添加所有具有ADAS功能的傳感器，則可以達到100或200 W，以及多4 g的二氧化碳。我們必須降低功耗。例如，某些情況下讓部分傳感器處于低功耗狀態。”
熱管理是要考慮的另一個限制。 Matha說，擋風玻璃后面的溫度可能達到90°C，并且可能沒有合適的傳感器。 “例如，如果將它們放在另一個區域中，例如前照燈，我們會有一些冷卻系統，但這是復雜且昂貴的。”
專家們說，模擬和駕駛測試可以幫助確定傳感器的較佳位置。
Yole的Boulay說，重要的是，“傳感器的位置與OEM定位的用例密切相關。從我們目前在將LiDAR用于高速公路自動駕駛的車輛上所看到的來看，LiDAR處于中央位置，幾乎與ADAS攝像頭和遠程雷達對準。對于其他用例，例如停車或城市駕駛，這些LiDAR單元的位置將有所不同，并且預計將位于車輛的側面或拐角處。”
美學整合
Matha說，沃爾沃汽車目前集成了20種類型的傳感器。其中許多是完全隱藏的。例如，在沃爾沃XC90上，前部停車攝像頭位于格柵中，而側面攝像頭位于每個門鏡中，而后部攝像頭則位于牌照上方。 Matha說：“我們可以集成傳感器并使它們看起來更漂亮。”
但是我們是否必須隱藏傳感器？它們不能成為功能嗎？
對于Astheimer來說，如果汽車是智能產品，它應該看起來像，“一切都不應該被隱藏起來。”傳感器足夠小，可以完全集成，現在幾乎不被注意到。但是，隨著我們接近完全自主，在汽車自行駕駛的情況下，某些傳感器“將需要變得非常突出。” 360°LiDAR將需要完全可見，并且其位置將不容妥協。
更重要的是，Astheimer強調設計人員和工程師需要共同努力，以使傳感器適合車輛的身份。由Warwick Manufacturing Group(WMG)，Warwick大學和Astheimer共同開發的電動送貨車原型Deliver-E，將攝像頭集成在車側面，并將LiDAR突出地放在了車后。
當被問及在外部吊艙中集中傳感器的相關性時，Boulay引用了Magneti Marelli的Smart Corner，該產品可以容納LiDAR、雷達、攝像機和超聲波等傳感器，以及基于LED的照明功能，如自適應光束和數字光處理。他說：“原始設備制造商在制造過程中集成這些吊艙可能會更容易，但是在發生事故的情況下，為保險或消費者修理或更換這些吊艙的成本將非常高。” “必須在集成、可修復性和成本之間找到平衡。”
減少認知負擔
人機界面(HMI)不僅連接了駕駛員和汽車，而且將駕駛員與外界聯系起來。風險在于駕駛員會分散所有功能的注意力，而錯過重要的駕駛信息。
通過參與Volta Trucks的零電動貨車的設計，Astheimer意識到了提高駕駛員警覺性的重要性。他說：“在倫敦，盡管重型旅行車輛僅占總交通量的不到4%，但它們卻造成了50%以上的弱勢道路使用者死亡，即行人和騎自行車的人死亡。”其主要原因有兩個：缺乏直接可見性和認知超負荷。
“認知是一個大問題，” Astheimer說。 “我們需要確保ECU [電子控制單元]和CAN [控制器局域網]系統能夠以清晰、簡化的方式讀取正確的信號并顯示信息，無論是觸覺、音頻還是視覺。”
使安全變酷
在先前的AutoSens大會上，Stead引用了專家組的評論，詢問專家們“讓安全變酷”是否是銷售聯網汽車的關鍵。
“我們以安全開展業務，”馬莎說。 “我們的客戶需要安全，而我們只能使用傳感器來確保安全。因此，我們需要用傳感器制造出漂亮的汽車。”
還有另一個方面要考慮。 使用者需要了解自己汽車的智能水平，以保持對道路使用者及其周圍環境的警覺性。 Astheimer說：“通過使產品越來越安全，您使駕駛員遠離了正在做的事情。” “在車輛上增加自主性的過程中，您可以通過簡單的事情來幫助駕駛員，但是您卻在使困難的事情變得更加困難。隨著車輛越來越多，駕駛員容易分心。”
Astheimer說，至關重要的是，傳感器以及傳感器的反饋信息能夠幫助駕駛員保持對正在發生的事情的認識，而不是僅僅從外界吸引他。
(原標題：傳感器在自動駕駛車輛中應用的關鍵注意事項)
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