袁秀珍

（德州职业技术学院 山东省德州市 253034）

1 自动驾驶概述

汽车自动驾驶又称无人驾驶、电脑驾驶，这种功能的实现整合了多种先进技术，全面发挥其优势，同时可以保障汽车行驶的安全性。其中在当前5G 技术的支撑下，我国部分汽车企业已经实现了自动驾驶这一功能，如比较常见的自动泊车、危险急停等相关功能。与此同时，自动驾驶的研发思路主要来源于安全性，自动驾驶汽车配备的驾驶员，而且在实际开展设备研发的过程中，能够全面落实好每一环节工作，促使其能够安全解除巡航控制，并轻松的接管汽车。再加上在实际训练的过程中，自动驾驶可以避开行驶过程中所面临的危险，并且能够更加高效处理风险，保障汽车自动驾驶的安全性。除此之外，自动驾驶还秉承能源消耗的理念，有效减少能源的消耗，避免受能源而影响城市的发展。而针对自动驾驶技术原理来讲，其主要包括视频摄像头、激光雷达、雷达传感器等多个硬件，以便于掌握周围交通状况，并通过详细的地图对前方道路进行导航，通常多种数据的搜集都是运用谷歌数据中心得以实现，处理与汽车行驶周围相关的信息，提高汽车行驶的效率[1]。

2 自动驾驶汽车传感技术产业分析

2.1 激光雷达

激光雷达作为激光探测及测距系统的简称，其主要是由发射系统、接收系统及信号处理系统所组成，能够有效发挥自身的作用，并广泛的应用到各个领域，如图1 所示。其中激光器、扫描器及光学组件等是激光雷达系统的重要组件，而且多种组件的整合能够提供高分辨率的图像。激光雷达的工作原理是飞行时间法，并根据激光遇到障碍物进行折返，计算目标与自己的距离，而且激光光束可以准确衡量现场物理情况，并根据实际情况绘制3D 环境地图，其精确度可以准确到厘米甚至毫米。

2.1.1 机械式激光雷达

在实际运用机械式激光雷达的过程中，能够发射与接收信息，并且系统自身存在宏观的转动，从而可以加快速度，发射更加准确的激光，同时可以在竖直方向上排布多束激光，形成多个面而达到动态3D 扫描动态接收信息的目的。再加上机械式激光雷达作为自动驾驶车辆应用最为长久的产品，其能够有效发挥扫描速度快，承受激光功率高的特点，但由于其结构较为笨重，而且体积与重量较大，在实际安装的过程中过于复杂，造价相对较高，极其容易受多种因素影响，不具备较高的可靠性，限制自动驾驶功能的发展[2]。

2.1.2 混合固态激光雷达

这种激光雷达运行过程中内部具备固态和运动两种形式，仅需要光源则能够通过MEMS 扫描镜反射激光光纤，并根据自身的特性协调相关技术开展工作，从而达到3D 扫描的目的。混合固态激光雷达能够有效弥补传统形式雷达的不足，而且自身体积相对较小、造价成本低、具有较高的可靠性，探测距离符合当前自动驾驶要求，使得其被广泛应用。

图1：激光雷达的主要构成要素

2.1.3 全固态激光雷达

这种类型激光雷达内部并不存在宏观与微观运动部件，而且市场上主要的全固态激光雷达产品有光学相控阵激光雷达及纳米天线阵激光雷达等。全固态激光雷达的耐久性与可靠性较高，符合自动驾驶对雷达的要求，同时也是未来实现全自动驾驶的重要组成部分。

在社会经济的推动下，我国相关企业正在全力研发全固态激光雷达，并取得了一定的突破，促使其能够广泛应用到国内企业自动驾驶当中，保障其综合水平，提高自动驾驶的安全性与稳定性。需要注意的是，在实际开展研究与创新的过程中，还需要适当的借鉴国外发达国家技术，这样能够提高激光雷达研发工作效率，尽早实现广泛应用。除此之外，针对完全运用自主研发的芯片及半导体工艺企业来讲，其需要注重开展试验测试，并做好全面分析，掌握激光雷达产业链的整体发展水平，优化多种硬件设施的使用，提高其运行效果，降低成本消耗，保证全固态激光雷达的研发技术水平[3]。

2.2 摄像头

车载摄像头的安装主要目的是为了能够实现报警与识别功能，并更加高效的开展工作，通过摄像头工作原理对自称光学图像，并将其投射在CMOS 光电传感器上，经过模数的转换与优化，提供较为准确的数字信号，再经过DSP 将信号进行高效处理，显示在车载显示屏上。而且通过对采集图像的处理与优化，能够更加全面掌握汽车周边环境信息情况，发挥其辅助的作用，做好辅助预警，减少安全事故的出现。摄像头的应用还可以实现全景泊车的功能，并通过四类监控开展工作。

目前我国针对车载摄像头的研发工作水平正在不断提高，并且在行车记录仪的基础上得到有效创新发挥，在图像传感器及DSP方面依存度相对较高，突破了模压玻璃非球面技术的研发，还可以保证监控设备的精密性，促使其技术水平全面提高。而且针对车载摄像头的研究工作，还需要注重全面分析，掌握每一环节设计工作开展存在的问题，注重优化与调整，掌握自动驾驶对摄像头所提出的重要性，保障视频清楚，并为识别提供帮助[4]。

2.3 毫米波雷达

毫米波雷达在实际运用到自动驾驶当中时，其主要是在30-300GHz 毫米的波段探测雷达，而且毫米波雷达的频率远远高于无线电，可以全面展现自身的优势，为自动驾驶提供帮助。毫米波雷达的工作原理主要是通过振荡器产生频率，并根据实际情况逐渐增加与稳定信号，从而能够计算频率差值，掌握自身与障碍物之间的距离，并按照工作状态进行频段划分，提高运行效果。而且目前比较常见的毫米波雷达主要有三种类型，每种类型在实际运用的过程中都能够发挥自身的优势，并有效解决传统毫米波雷达运用存在的不足。首先，短程毫米波雷达，其主要安装在自动驾驶车辆的后部保险杠内，其安装的目的主要是为了观察汽车盲点，或根据实际情况辅助车辆变道。其次，中程毫米波雷达，其安装的目的主要是为了检测前车的速度，主要装配在汽车前保险杠内，在紧急情况下能够实现制动的效果，发挥自身的优势，提高车辆自动驾驶的安全性。最后，长程毫米波雷达，其分辨率准确度远远高于前两种，安装其作用主要是为了最终确定行驶方向。

根据实际调查可知，目前国外毫米波雷达的出货量已经远远超过3700 万，而且正在不断创新其应用，在不久的将来必然会得到创新与优化，并广泛的运用到汽车自动驾驶环节。针对我国毫米波雷达的应用来讲，其技术水平也在不断提升，促使产业加速创新，24GHz 型号的毫米波雷达已经实现规模量产，弥补传统毫米波存在的问题，并高效的适用于汽车自定驾驶环节[5]。

2.4 超声波传感器

超声波传感器在实际运行的过程中，需要得到超声波自身特性的支撑，其可以将超声波信号转换为能量信号，并且能够提高信号的频率与效率，无论是针对液体还是固体，都具备较强的穿透性。合理的将这种技术融入到汽车自动驾驶当中，能够帮助汽车探测外部环境，提高汽车反应的灵敏度。首先，针对自动泊车功能来讲，其主要是利用超声波传感器提供停车区域的信息及自身车辆所处位置，并通过计算机对位置进行计算，控制车辆的油门与制动转向，从而能够完成在车库或停车区域的自动泊车。而且在自动泊车技术应用的过程中，需要得到声纳技术的支撑，这样能够准确计算目标记录，并通过后保险杠上的传感器启动自动泊车系统，从而将信息传输给驾驶员，全面发挥自动泊车技术的优势。其次，针对紧急刹车功能来讲，超声波紧急刹车系统是通过松开油门踏板并采取制动避免碰撞事故的出现，这种功能主要原理是在汽车车头安装超声波传感器，并根据实际情况发出超声波，全面掌握车辆与物体之间的距离。

当前车辆超声波传感器市场较为分散，而且国内超声波传感器技术发展较为缓慢，通常都是运用国外相关技术。因此，为了能够促进自动驾驶功能的顺利开展，相关汽车研发企业需要注重创新，并掌握超声波传感器设计要点，注重创新与研究，在国外现有的基础上进行创新，提高其技术应用效果，保障传感器技术的产业化发展。

2.5 多种传感器的应用优势

在汽车自动驾驶领域，比较常见的传感器主要有激光雷达、摄像头、毫米波雷达及超声波传感器，每种技术在应用的过程中都能够发挥自身的作用及优势，促进自动驾驶水平的提升。其中毫米波雷达的精准度相对较高，在测距与测速环节可以发挥自身的优势；摄像头则具有较高的分辨率，了解车辆周围环境的颜色，而且在信号灯颜色识别的环节可以发挥一定的作用；激光雷达则能够为自动驾驶提供三维尺度感知信息，并对周边的环境进行全面分析，但由于其造价相对较高，无法实现广泛的应用；超声波传感器在速度检测环节水平较高，但由于信息传输速度受天气的影响，劣质天气效果不佳，但是其技术较为成熟，能够广泛的运用到自动驾驶当中。

2.6 多种传感器的融合应用

在科学技术水平不断提升的背景下，多种传感器能够融合应用到自动驾驶当中，并全面展现整合的优势与作用，同时也是未来自动驾驶的发展方向。其中硬件作为最基本的保障设备，需要注重优化其应用，整合多种技术的过程中需要分析是否兼容，避免受多种因素影响而限制自动驾驶研发水平的提升。而软件作为自动驾驶的核心内容，整合软件及多种算法可以为传感器的应用提供帮助，确保自动驾驶系统能够快速的记录有用信息，并过滤错误信息，提高信息处理的效率，做出重大决策，保障自动驾驶的安全性。所以说，在未来发展趋势下，国内汽车企业必须要注重自动驾驶系统的研发与创新，并充分认识到激光雷达的重要性，不断降低其造价，并实现广泛的应用，合理的将其与多种传感器整合，提高自动驾驶系统运行的效率。

3 结束语

总而言之，针对自动驾驶汽车传感器技术产业布局工作来讲，为能够提高技术应用的效果，则需要事先分析当前企业发展现状，并加强自动驾驶汽车传感器设计制造技术，推动汽车传感行业的稳定发展，实现产业的升级。与此同时，针对自动驾驶汽车传感器技术的研发来讲，需要重点围绕激光雷达、摄像头及超声波传感器等产品的研发工作，突破研发难点，做好全面分析与调查，并适当的开展试验仿真及转件计算等配套技术。除此之外，还需要加快自动驾驶汽车多传感器技术的融合，集成摄像头与激光雷达硬件的研发生产，推动激光雷达硬件水平的提升，还需要不断完善汽车传感器产业链布局，提高产业创新能力，促使企业的生产成本得到有效降低，使得企业竞争力得到全面提升。