汽車雷達傳感器的案例
自動駕駛汽車中的激光雷達和攝像頭傳感器融合
來源 | 汽車電子與軟件
傳感器融合是自動駕駛汽車的關鍵技術之一。這是自動駕駛汽車工程師都必須具備的技能。原因很簡單：感知無處不在，無時無刻不在使用。
自動駕駛汽車通過4個關鍵技術工作：感知、定位、規劃和控制。
傳感器融合是感知模塊的一部分。我們希望融合來自視覺傳感器的數據，以增加冗余、確定性或利用多個傳感器的優勢。
傳感器數據和融合
在感知步驟中，使用激光雷達、雷達和攝像頭的組合來理解環境是很常見的。這3個傳感器各有優缺點，使用它們可以幫助您擁有所有優點。
如上圖所示：
攝像頭擅長處理對象分類及理解場景。
作為一種飛行時間傳感器，激光雷達非常適合估計距離。
雷達可以直接測量障礙物的速度。
在本文中，我們將學習融合激光雷達和攝像頭，從而利用攝像頭的分辨率、理解上下文和對物體進行分類的能力以及激光雷達技術來估計距離并查看3D世界。
攝像頭：2d傳感器
相機是一種眾所周知的傳感器，用于輸出邊界框、車道線位置、交通燈顏色、交通標志和許多其他東西。在任何自動駕駛汽車中，攝像頭從來都不是問題。
如何使用這種2D傳感器，并將其與3D傳感器（如：激光雷達）一起應用于3D世界？
激光雷達：3d傳感器
激光雷達代表光檢測和測距。它是一個3D傳感器，輸出一組點云；每個都有一個(X,Y,Z)坐標。可以在3D數據上執行許多應用：包括運行機器學習模型和神經網絡。
展開 應用在汽車測距雷達中的測距傳感芯片
倒車雷達是汽車泊車安全輔助裝置，在倒車時，自動啟動倒車雷達，不用回頭看就可以知道車后有沒有障礙物，是以聲音或者更直觀的顯示監測告訴賀駛員車輛周圍的障礙物，可以彌補駕駛員視野看不到的死角和視線模糊的地方，使停車和倒車更容易、更安全。
雷達的工作原理是：雷達設備發射電磁波信號后，如果有目標物體碰到雷達信號就會反射回波，雷達接收器就會接收到回波信號，回波信號包含了目標的距離、方向和速度信息，雷達天線接收反射波后送至接收設備進行處理，提取有關該物體的某些信息，根據雷達發射波束還能測得出目標的角度。
倒車雷達是根據蝙蝠在黑夜里高速飛行而不會與任何障礙物相撞的原理設計開發的。雷達的優點是白天黑夜均能探測遠距離的目標，且不受霧、云和雨的阻擋，可以全天候、全天時工作的特點，并有一定的穿透能力。
倒車雷達裝置裝在駕駛臺上，它不停地提醒司機車距后面物體還有多少距離，到危險距離時，蜂鳴器就開始鳴叫，提醒司機對障礙物的靠近，及時停車。
該系統讓倒車時，車后的狀況更加直觀一目了然，對于倒車安全來說是非常實用的配置之一。當掛倒車擋時，該系統會自動接通位于車尾的高清倒車攝像頭，將車后狀況清晰的顯示于倒車液晶顯示屏上，讓你準確把握后方路況，倒車亦如前進般自如、自信。
這里推薦臺灣旺泓的光距感 接近傳感芯片 - WH APS 4530A，它的暗電流小，低照度響應，靈敏度高，電流隨光照度增強呈線性變化，還內置雙敏感元，自動衰減近紅外，光譜響應接近人眼函數曲線。
WH4530A是一種光到數字轉換器，它結合了環境光傳感器、接近傳感器和高效率的紅外LED燈。環境光傳感器(ALS)內置了一個濾光器來抑制紅外，并提供了一個接近人眼反應的光譜。ALS可以在黑暗到陽光直射下工作，可選擇的探測范圍約為40dB。雙通道輸出(人眼和清晰)，使ALS在不同光照條件下具有良好的光比。
展開 自動駕駛傳感器融合：激光雷達+攝像頭
前言
自動駕駛感知技術所采用的傳感器主要包括攝像頭，激光雷達和毫米波雷達。這些傳感器各有優缺點，也互為補充，因此如何高效的融合多傳感器數據，也就自然的成為了感知算法研究的熱點之一。本篇文章介紹如何在感知任務中融合激光雷達和攝像頭，重點是目前主流的基于深度學習的融合算法。
攝像頭產生的數據是2D圖像，對于物體的形狀和類別的感知精度較高。深度學習技術的成功起源于計算機視覺任務，很多成功的算法也是基于對圖像數據的處理，因此目前基于圖像的感知技術已經相對成熟。圖像數據的缺點在于受外界光照條件的影響較大，很難適用于所有的天氣條件。對于單目系統來說，獲取場景和物體的深度（距離）信息也比較困難。雙目系統可以解決深度信息獲取的問題，但是計算量很大。激光雷達在一定程度上彌補了攝像頭的缺點，可以精確的感知物體的距離，但是限制在于成本較高，車規要求難以滿足，因此在量產方面比較困難。同時，激光雷達生成的3D點云比較稀疏（比如垂直掃描線只有64或128）。對于遠距離物體或者小物體來說，反射點的數量會非常少。
如下圖所示，圖像數據和點云存在著巨大的差別。首先是視角不同，圖像數據是真實世界通過透視投影得到的二維表示，而三維點云則包含了真實世界歐式坐標系中的三維信息，可以投影到多種視圖。其次是數據結構不同，圖像數據是規則的，有序的，稠密的，而點云數據是不規則的，無序的，稀疏的。在空間分辨率方面，圖像數據也比點云數據高很多。
圖片來源于參考文獻[1]
自動駕駛感知系統中有兩個典型的任務：物體檢測和語義分割。深度學習技術的興起首先來自視覺領域，基于圖像數據的物體檢測和語義分割已經被廣泛和充分的研究，也有很多非常全面的綜述文章，這里就不贅述了。
展開 聚焦移動和固定業務毫米波雷達干擾等關鍵性問題，毫米波雷達無線電研究（內江）外場試驗即將開展
一、背景概述
隨著ADAS產業和無人駕駛行業的快速發展，毫米波雷達作為智能汽車核心傳感器之一，在推動自動駕駛、主動安全和無人駕駛過程中發揮著不可或缺的作用，同時毫米波雷達也在農業、民航、安防、邊防、軍事、醫療等領域存在著廣泛用途，是物聯網時代極其重要的基礎器件。根據相關信息統計，未來僅僅智能汽車領域的毫米波雷達年出貨數量將達到2億臺/年，產值達數十億美元。為此，毫米波雷達成為世界發達國家、資本和產業關注的領域，紛紛投入巨資開展毫米波雷達的創新和應用工作。
但是在毫米波雷達應用過程中，大量的整車和零部件產商發現毫米波雷達在同頻、鄰頻工作時，存在著不同程度的干擾和串擾等電磁兼容性問題。部分研究試驗甚至發現在飽和使用的條件下，嚴重的干擾甚至導致毫米波雷達的功能性能嚴重衰減，無法有效感知外部環境，對車輛、行人安全造成嚴重影響，因此世界各國和相關國際技術組織關注毫米波雷達的干擾串擾問題，并采取各種積極手段以保證毫米波雷達的安全可靠使用。
在歐洲，汽車雷達傳感器的輸出功率由歐洲電子通訊委員會（ECC）指定，基于ECC（04）03 決議授權“頻段77 至81 GHz 至被指定用于汽車短程雷達”，歐洲郵電電信管理局（CEPT）指定了79 GHz 頻段用于不受干擾和保護的短程雷達（SRR）設備。而且，平均功率密度限定為-3 dBm / MHz EIRP，峰值功率密度限制為55 dBm EIRP，并且SRR 設備產生的車外平均功率密度不得超過 –9 dBm / MHz EIRP。
展開 
智芯文庫 | 淺析毫米波頻率下PCB材料的玻璃纖維效應
電路在不同溫度下，對77 GHz的汽車雷達應用的優勢材料(a)和一種PPE基板材料(b)微帶傳輸線測試情況
77 GHz汽車雷達傳感器在安裝于汽車內部，汽車的行駛環境造就雷達傳感器的工作環境的確是惡劣的，還包括潮濕環境吸水性的影響。線路板材料吸水性參數就是指線路板材料在給定環境中可吸收的水分多少。水分子是有極性的，會增加PCB插入損耗，也會導致線路板材料的Dk的增加。由于相位一致性對于77 GHz汽車雷達應用至關重要，因此線路板材料吸水性對相位一致性的任何影響都值得關注。相位通常隨著電路吸水性的增加而增加。為了評估這些效果，對RO3003G2線路板材料和基于PPE的高頻材料進行了對比測試。先測試在室溫條件（+ 23°C和30% RH）下比較電路的相位差，然后放置在+ 85°C/85％RH環境下72小時后再次測試。如圖5所示，不同材料吸水性不同會產生不同的性能差異。選擇低吸水性材料可以減小對相位帶來的影響，對77 GHz汽車雷達系統的性能產生重大影響。
圖5. 比較在室溫（RT）和72小時雙85（+ 85℃，85％RH）條件下電路的微帶線電路展開相位差。
展開 今晚ANSYS直播丨無人駕駛傳感器仿真之攝像頭與激光雷達，報名抽手機
接下來，我們將有多場無人駕駛的
主題直播：
11/21《無人駕駛的功能安全，SOTIF，信息安全分析方法及應用》 （錄播回放）
11/26 《無人駕駛感知仿真與驗證之攝像頭與激光雷達》
12/19 《無人駕駛感知仿真與驗證之毫米波雷達》
報名本系列課程，聯系微信客服jishulink555，可免費贏取ANSYS官方定制真空保溫杯、小夜燈、餐具套裝、手機支架、話費等精美紀念品！此外，在此系列網絡研討會結束后，ANSYS將官方抽取1名幸運者，TA將獲得華為最新發布的Mate 30 1臺（報名多場幾率疊加）！
本期直播主題
仿真技術之自動駕駛感知視界-ANSYS傳感器仿真（攝像頭和激光雷達）
日期/時間
2019年11月26日
20:00 – 21:00
課程受眾
所有自動駕駛相關的行業人士（汽車整車廠，傳感器供應商）
講師簡介
周錚
ANSYS SBU光學產品高級應用工程師，熟悉自動駕駛行業攝像頭和激光雷達的系統性應用。目前負責ANSYS自動駕駛業務開發和仿真技術咨詢工作，對ANSYS自動駕駛平臺產品和方案應用有全面的了解。
展開 技術探秘 | 自動駕駛汽車傳感器融合系統，及多傳感器數據融合算法淺析
自動泊車、公路巡航控制和自動緊急制動等自動駕駛汽車功能在很大程度上是依靠傳感器來實現的。重要的不僅僅是傳感器的數量或種類，它們的使用方式也同樣重要。目前，大多數路面上行駛車輛內的ADAS都是獨立工作的，這意味著它們彼此之間幾乎不交換信息。只有把多個傳感器信息融合起來，才是實現自動駕駛的關鍵。
現在路面上的很多汽車，甚至是展廳內的很多新車，內部都配備有基于攝像頭、雷達、超聲波或LIDAR等不同傳感器的先進駕駛員輔助系統（ADAS）。
這些系統的數量將會隨著新法案的通過而不斷增加，例如在美國，就有強制要求安裝后視攝像頭的法案。此外，諸如車險打折優惠和美國公路交通安全管理局（NHTSA）、歐洲新車安全評鑒協會（Euro-NCAP）等機構做出的汽車安全評級正在使某些系統成為汽車的強制功能；另一方面，這也助長了消費者對它們的需求。
諸如自動泊車、公路巡航控制和自動緊急制動的自動駕駛汽車功能也在很大程度上依靠傳感器來實現。重要的不僅僅是傳感器的數量或種類，它們的使用方式也同樣重要。目前，大多數路面上行駛車輛內的ADAS都是獨立工作的，這意味著它們彼此之間幾乎不交換信息。（沒錯，某些高端車輛具有非常先進的自動駕駛功能，不過這些功能還未普及）。后視攝像頭、環視系統、雷達和前方攝像頭都有它們各自的用途。通過將這些獨立的系統添加到車輛當中，可以為駕駛員提供更多信息，并且實現自動駕駛功能。不過，你還可以突破限制，實現更多功能——參見圖1。
圖1：ADAS以汽車內單個、獨立的功能存在。
傳感器融合
僅僅通過多次使用相同種類的傳感器無法克服每種傳感器的缺點。反之，我們需要將來自不同種類傳感器的信息組合在一起。工作在可見光譜范圍內的攝像頭CMOS芯片在濃霧、下雨、刺眼陽光和光照不足的情況下會遇到麻煩。而雷達缺少目前成像傳感器所具有的高分辨率。
展開 Ansys助力Wistron推進研發5G手機天線
Ansys HFSS是一款用于設計和仿真高頻電子產品的三維電磁（EM）仿真軟件，它提供一種新穎的解決方案，有助于實現天線陣列的準確性預測和可靠性分析，從而滿足汽車雷達傳感器、衛星通信等眾多5G應用的需求。
Ansys產品高級副總裁Shane Emswiler指出：“隨著5G這個新興市場實現了越來越多的新發展，其技術的復雜性也在不斷增加，這也向緯創集團等OEM和ODM廠商提出了挑戰，他們需要完成眾多產品的測試驗證和認證工作。Ansys HFSS仿真套件可提供一系列綜合全面的求解器，有助于解決5G天線技術中的各種電磁問題，從而顯著加快產品上市進程，并滿足消費者的實時需求。”
展開 Altair Feko：引領高性能電磁仿真與優化解決方案
無論是5G天線、汽車雷達還是航空航天系統，工程師們都需要可靠的工具來預測和優化電磁性能。Altair Feko 正是為此而生的行業領先解決方案，它通過全面的電磁場仿真與優化功能，幫助企業在產品開發階段節省成本、縮短周期并提升性能。
Altair Feko的核心優勢
1. 全面的求解器技術
Feko集成了多種先進的求解器，包括矩量法（MoM）、有限元法（FEM）和物理光學法（PO），能夠高效處理從低頻到高頻、從簡單結構到復雜平臺的各種電磁問題。這種靈活性使得工程師能夠針對不同應用場景選擇最合適的求解方法，在保證精度的同時提升計算效率。
2. 復雜場景仿真能力
Feko在處理大型電磁問題方面表現卓越，特別是針對天線布局、雷達散射截面（RCS）分析和電磁兼容性（EMC）測試等復雜應用。其獨特的混合求解技術可以高效仿真安裝在飛機、船舶或汽車上的天線性能，幫助工程師在實際部署前發現并解決潛在的電磁干擾問題。
3. 與其他Altair工具的深度集成
作為Altair HyperWorks平臺的一部分，Feko與Altair的其他仿真工具（如結構分析、流體動力學和多物理場解決方案）無縫集成。這種集成環境支持真正的協同仿真，使電磁性能優化能夠與熱管理、結構強度等其他工程設計考慮因素同步進行。
行業應用場景
通信與電子行業
在5G設備、物聯網終端和基站天線設計中，Feko幫助工程師優化天線輻射模式、減少干擾并確保符合監管要求。其精確的仿真能力可以顯著減少物理原型測試次數，加速產品上市時間。
汽車與航空航天
隨著自動駕駛技術和車聯網的快速發展，汽車中的電磁環境日益復雜。
展開 如何定義汽車傳感器設計開發矛盾？（汽車研發火速進！干貨福利！！）
隨著汽車電子技術的發展，汽車的安全性能技術受到人們的重視，在追求速度的同時，大眾開始重視駕駛的主動安全性，所以ABS系統作為主要安全件備受關注。
但是ABS系統中輪速傳感器產品多樣性的問題，很多車企研發在過程中很容易遇到瓶頸。
未來汽車行業的發展和創新如何更好地適應大眾的需求，不只需要技術創新，同時還需要理論方法的指導。TRIZ創新理論可以有力的支持產品設計，快速解決汽車在創新過程中的瓶頸問題。
為此，研之有道專題直播活動，特邀具備18年產品研發經驗的產品設計和工藝開發總監趙禎老師，分享《運用TRIZ方法，解決不同車企ABS系統中輪速傳感器產品多樣性問題》的主題公開課，為汽車企業在研發和產品設計過程中提供創新思路。
活動時間：2020年11月26日20:00—21:00
掃碼！！報名！！！（最重要的是免費！免費！！而且長期有效！）
展開 汽車常用傳感器解析
電控單元根據此信號計算汽車的參考車速、各車輪速度和減速度，確定各車輪的滑移率。
14
加速度傳感器（減速度傳感器）
加速度傳感器分為正加速度傳感器和負加速度傳感器，負加速度傳感器也稱為減速度傳感器，又稱G傳感器。它一般應用于四輪驅動的汽車上，其作用是在汽車制動時，獲得汽車減速度信號，從而識別是否是雪路、冰路等易滑路面。
15
觸發碰撞傳感器
觸發碰撞傳感器也稱為碰撞強度傳感器，用于檢測碰撞時的加速度變化，并將碰撞信號傳給安全氣囊ECU，作為安全氣囊ECU的觸發信號。
16
防護碰撞傳感器
防護碰撞傳感器也稱為安全碰撞傳感器，它與觸發碰撞傳感器串聯，用于防止安全氣囊誤爆。
展開 
汽車碰撞傳感器原理剖析
碰撞傳感器多數采用慣性式機械開關結構，相當一只控制開關，其工作狀態取決于汽車碰撞時加速度的大小。
碰撞傳感器作用：檢測汽車發生碰撞時的極大減速度下的慣性力，并將檢測信號輸入到安全氣囊系統的電子控制裝置。
汽車碰撞傳感器原理
碰撞傳感器的應用非常廣泛，特別是在汽車的安全系統里面，而且現在一些機器人上也都開始搭載了碰撞傳感器，這里我們先來了解下汽車碰撞傳感器原理。
一般情況下，汽車會在三個主要地方都安裝碰撞傳感器，左前、右前器和中央
汽車一般設有多個觸發碰撞傳感器，安裝位置一般在車身的前部和中部，例如車身兩側的翼子板內側、前照燈支架下面以及發動機散熱器支架兩側等部位。隨著碰撞傳感器制造技術的發展，有些汽車將觸發碰撞傳感器安裝在氣囊電腦內。防護碰撞傳感器一般都與氣囊電腦組裝在一起，多數安裝在駕駛艙內中央控制臺下面。
安全氣囊需要要配合安全帶才能發揮作用，而要使得安全氣囊正常工作的首要條件就是汽車碰撞傳感器必須要正常工作，在碰撞發生的極短的時間內給出信號給中央控制器，中央控制發出彈射安全氣囊的指令。
中央控制器是安全氣囊系統的控制中心，其功用是接收碰撞傳感器及其他傳感器輸入的信號，判斷是否點火引爆氣囊充氣，并對系統故障進行自診斷。
中央控制器由點火控制器、驅動電路、儲存電路、診斷電路等組成。
展開 用于無人駕駛汽車傳感器的研發
日本的電機和電子零部件巨頭相繼進入新一代傳感器業務領域。傳感器是高度自動駕駛中技術不可或缺的一部分，可以稱之為自動駕駛汽車的“眼睛”。夏普計劃在2020年代前半期將準確探測汽車與物體距離的傳感器推向實用化。京瓷將開發更高精度的攝像頭一體化傳感器。預計行駛在街道上的高度自動駕駛汽車將在2030年之后迅速增加。圍繞“眼睛”的競爭正式打響。
夏普將進軍在一般道路上行駛的自動駕駛汽車不可或缺的傳感器“激光雷達”業務領域。激光雷達通過反射汽車照射出的激光來正確探測汽車與物體的距離。最早將于2019年春季在廣島縣福山工廠啟動激光雷達的核心零部件——紅外線激光的試量產。
夏普基于CD讀取和監控攝像頭使用的紅外線傳感器技術，將輸出功率和精度提高至能夠應對自動駕駛的水平。
夏普于1992年在全球率先開始量產CD用的紅線激光，憑借多年經驗提高了精度。同時還將活用母公司臺灣鴻海精密工業的量產技術，提高成本競爭力。
據日本矢野經濟研究所預計，到2030年自動駕駛相關的傳感器市場規模將達到3.2755萬億日元，擴大至2017年的3.7倍左右。2017年激光雷達的市場規模僅為25億日元左右，預計到2030年將急劇擴大至約200倍，達到4959億日元。
由于在激光雷達開發領域可以發揮半導體等技術優勢，電機和電子零部件廠商相繼進軍這一領域。
松下力爭2020年代上半期將覆蓋范圍更廣的內置后視鏡型激光雷達推向實用化。東芝將在2020年之前推出探測距離達到200米的線路技術，較原來提升一倍。先鋒從9月開始正式供貨，爭取2020年之后實現量產。
京瓷正在開發識別精度更高的攝像頭一體化激光雷達。歐姆龍將開發新型的3D 激光雷達。探測距離提升1倍至150米，將于2020年度在愛知縣的工廠生產。
目前海外企業在激光雷達的開發方面領先一步。
展開 一氧化碳傳感器在電動汽車及儲能電站中的應用
在這里給大家推薦一款紐扣式一氧化碳傳感器(CO傳感器)TGS5141：
TGS5141一氧化碳傳感器CO傳感器是費加羅研發的可電池驅動的電化學式傳感器，使用一個特殊的電極取代了儲水器，由于去除了TGS5042中使用的儲水器，TGS5141與TGS5042相比，其外形尺寸縮減到只有后者的10%大小。非常適用于高集成電子產品，對CO的靈敏度高、將CO濃度線性輸出，設計方便，自帶出廠預標定靈敏度系數，方便用戶使用與性能追溯，壽命長達10年以上。
畢竟是事關我們的生命安全，對于精度還是有要求的，測量不準的話又怎么能給出正確的警報呢？TGS5141輸出電流與一氧化碳濃度之間在0～1,000ppm范圍內顯示了± 5%以內偏差的較高直線性。不同濃度CO對應的輸出電流可以參考下圖。
同時我們也要關注傳感器的長期穩定性，畢竟要求車主們頻繁更換是不太現實的。這就要求傳感器壽命足夠長，更要求傳感器輸出長期穩定，不然會使報警值改變，造成早報晚報甚至不報等情況了。TGS5141的壽命長達十年以上，長期穩定性也是十分優秀，可以參考下圖。（Y軸顯示的是在任何時間點300ppm一氧化碳中的輸出電流(I)和測試第一天300ppm一氧化碳中的輸出電流(Io)的比值。）
汽車或者儲能電站內會有各種各樣的氣味，要是傳感器抗干擾性不好的話，也是很容易造成誤報的，所以這個傳感器要求對CO靈敏度高，對其他氣體的靈敏度越低越好。TGS5141就很好，對大部分氣體的靈敏度都是非常低的，對CO靈敏度又很高的，見下圖。
展開 【報告840】汽車傳感器（45頁可下載）
三電
汽車動力
整車
車身
制動轉向
懸架輪胎
電子電器空調
內外飾
橡膠
標準件
機械繪圖
NVH資料
特斯拉專利
大眾標準
智能網聯
自動駕駛
車聯網
5G
三電系統
電機標準資料
特斯拉鋰電池
鋰電池材料測試
鋰電池標準
鋰電池文獻
鋰電池工藝
鋰電池管理仿真
混合動力
動力系統
新能源研發
電子電器
電路設計
電子芯片
電子半導體
電源設計
硬件設計
EMC
汽車電子1
汽車電子2
逆變器
通訊總線
通訊CAN/LIN
圖紙電氣
總線架構
版權聲明：本文推送的文章，僅供分享學習，除非確實無法確認，我們都會注明作者和來源。
展開 