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自動駕駛的第五大感知技術:“聽覺”+自動駕駛

海明觀察 ? 來源:電子發燒友網 ? 作者:李誠 ? 2022-03-16 07:23 ? 次閱讀

電子發燒友網報道(文/李誠)回顧2021,各大互聯網、科技巨頭紛紛涉足自動駕駛產業,加速自動駕駛產業的布局。隨著資本的不斷涌入,以及相關法規政策的完善,自動駕駛產業駛入了發展的快車道。

現階段自動駕駛的四大技術路線

在自動駕駛領域,發展感知層面是目前的首要目標。自動駕駛功能的最終實現,是由傳感器控制器、執行器相互配合完成的。通過傳感器獲取車輛周圍的環境信息,交由控制器進行行為判斷,再通過執行器執行判斷指令。在自動駕駛的感知層面,目前各大車企主要用到的傳感器有攝像頭、超聲波雷達、毫米波雷達和激光雷達。

在自動駕駛感知層面的解決方案中,攝像頭還是頗具優勢的,攝像頭相當于人的眼睛,能夠直觀地感知視野范圍內的所有事物,包括顏色、形狀、動作等。通過與自動駕駛算法的配合,能夠在復雜的圖像信息中提取出關鍵的數據作為車輛行駛的參考。在這一感知層面特斯拉是最有象征性的代表,眾所周知,特斯拉走的是純視覺的技術路線,利用AI神經網絡技術提升自動駕駛的能力。

在車載傳感器中,超聲波雷達是最常見的一種傳感器,其具有價格低、探測距離遠、穿透性強等特點,但在高速行駛和天氣條件惡劣的情況下,會存在一定的局限性。超聲波雷達多在泊車、定速巡航等領域進行測距使用。

毫米波雷達是在激光雷達尚未實現大規模量產前的一個良好的解決方案,毫米波雷達能夠對多個待測目標發出連續的脈沖信號,并同時測量出目標當前的位置與速度信息,由于使用的是脈沖信號,受到外界的干擾環境較小,具有測量距離遠,分辨率高等特點。隨著近兩年自動駕駛產業的加速發展,新型的4D毫米波雷達開始走進大家的視野,并躍至了風口之上。4D毫米波雷達能夠通過點云方式增強環境測繪和場景感知的能力。

激光雷達技術是近兩年來被炒得最為火熱的一種感知技術,也是高階自動駕駛不可或缺的技術之一。其實力也在國內首款搭載激光雷達量產車小鵬P5的記憶自動泊車功能中得以驗證,激光雷達不僅克服了使用環境的限制,與毫米波雷達相比在探測距離與精度方面都有不小的提升,因此激光雷達也成為了高性能自動駕駛汽車的代表。如今激光雷達前裝上車的方案已經非常明確,在去年除了小鵬P5,還有北汽極狐華為HI版、奧迪E-Tron等多款搭載激光雷達車型實現了小批量的交付,在接下來的這一年中,將會有搭載激光雷達的智駕車型陸續量產上市。

在自動駕駛的感知層面,除了這四大感知技術,還有哪些呢?請接著往下看。

補充視覺盲區,英飛凌為汽車感知裝上“耳朵”

如果把上訴所說的四大感知技術比喻為人的眼睛,那么接下來所要介紹的這項感知技術可以視為人的耳朵。現階段自動駕駛所使用的攝像頭、雷達傳感器以及激光雷達的探測范圍都是有限的,待測目標必須要在傳感器的覆蓋范圍內才能被感知,因此當待測目標與傳感器之間存在遮擋物時就會存在視覺盲區,當被測物體出現時,給自動駕駛系統作出行為響應的時間已經不多。

圖源:英飛凌


為解決這一客觀存在的問題,去年5月,英飛凌和Reality AI開展了深入的合作,并推出了能為汽車帶來聽覺的高級感知解決方案。通過聽覺感知,自動駕駛系統能夠在視線感知信息尚未出現之前提前獲得道路信息,以此保證自動駕駛的行車安全。

事實上,聽覺與視覺在行車安全方面都同樣的扮演著不可或缺的角色,在我們日常行車過程中主要還是通過視覺來觀察道路情況,以聽覺獲取視線盲區的道路信息,例如通過分辨喇叭聲或警笛聲判斷車輛信息,并做到聽聲辨位的效果。

英飛凌的汽車聽覺方案,是由英飛凌提供硬件支持,Reality AI提供軟件技術支持,基于XENSIV? MEMS麥克風與AURIX?微控制器 (MCU)和汽車視聽(SWS)系統構建而成的。

麥克風采用的是符合車規級標準的高性能數字型MEMS 麥克風IM67D130A ,該麥克風具備了67 dBSPL的高信噪比和低諧波失真的性能,通過這兩大特性,從源頭上避免了語音失真對識別系統帶來的混淆,提高語音的清晰度。同時,其聲學過載點為130 dBSPL,使得麥克風能夠在嘈雜的行車環境中捕獲到無失真的音頻信號,為車輛聽覺系統作強有力的支撐。由于IM67D130A是一款符合車規級標準的產品,能夠承受住-40℃至105℃的工作環境溫度變化,同時也能滿足車輛的生命周期設計,從而避免了因元器件損壞而帶來的維修成本問題。

在音頻處理方面,主要是通過Reality AI提供的軟件算法以及英飛凌的AURIX TC3x系列MCU實現,使用基于機器學習算法,對道路上的行人或車輛進行識別。通過機器學習還能精確地識別出不同國家或不同地區特殊車輛的警報器。值得一提的是該車輛聽覺系統不僅可以在自動駕駛場景中使用,還可以內置于車輛的主要設備內部,通過聲音比對,實現對設備實時狀態的檢測,當設備運行出現聲響異常時能夠及時作出預警。

結語

激光雷達、攝像頭、雷達雖然為車輛提供了最基本的視覺保障,但這是遠遠不夠的。如今汽車的隔音效果做得越來越好,駕駛員在車內甚至無法知道聲音來源的方向,更無法及時地做出響應操作(自動駕駛同理),聽覺系統的引入,能夠更好地辨別聲音來源,縮短道路信息傳遞的延遲,保證行車安全。

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