自动驾驶可减少塞车状况、提高行车效率,以及增进乘客、驾驶、行人的安全性,促进城市发展。2018年,2级(L2)自动驾驶于市场占据主导地位;预测在2021年,4级(L4)自动驾驶将开始进入市场;2030年,5级(L5)自动驾驶的市场将兴起。自动驾驶的传感器技术为发展自动驾驶的重要关键,随着自动驾驶级别的提升,所需的传感器功能亦随之增加。

自动驾驶传感器的两大主要技术为光达(light detection and ranging;LiDAR)与雷达(Radio detection and ranging;Radar),光达使用光脉冲,并测量光脉冲的飞行时间,进而判断车辆与道路上物体之间的距离;雷达使用无线电波的脉冲能量之传输与接收,以检测道路上的物体,并测量物体速度、距离。目前,应用于2级与3级自动驾驶的光达技术,可检测反射率10%以上的物体,具有水平或垂直360度视角,车辆与障碍物之间检测距离约为100至150公尺;而应用于2级与3级自动驾驶的雷达技术,可检测短距离物体,像是盲点监测、车道改变、车门开启、碰撞警示、主动巡航控制。相较于雷达,光达可检测到较长距离之物体,因此,当自动驾驶级别的提升至4级、5级,雷达将逐渐被光达取代。

近年来,全球各地有愈来越多的公司致力于传感器相关技术之开发,说明如下:

一、增加距离、角度的检测范围技术

(一)美国Blackmore Sensors and Analytics公司与Aeva公司分别开发出调频连续波(Frequency Modulated Continuous Wave;FMCW)光达,借助发射与接收讯号,进行自动驾驶的精确速度检测,提高恶劣天气条件下之使用性能,前者传感器之侦测范围超过450公尺,后者传感器之侦测范围为300公尺。

(二)美国Velodyne公司致力于传感器的侦测范围、视野广度、物体辨识之技术开发,提供可侦测300公尺范围之传感器。

(三)以色列Innoviz公司开发出高精度固态光达(HD-SSL),提供可侦测250公尺范围的物体检测与分类之传感器。

(四)美国Luminar公司致力于开发测距、高辨识率之技术,提供可侦测250公尺范围之传感器。

(五)美国Cepton Technologies公司开发出Vista X光达,提供具有120度的视野、200多公尺侦测范围,以及检测反射率10%以上的物体之传感器。

(六)中国速腾聚创公司(RoboSense)开发出MEMs固态光达传感器,提供可增加自动驾驶的视野范围与视角之侦测器。

二、软件、算法或芯片处理技术

(一)美国AEye公司开发出iDAR光达技术,借助嵌入式人工智能与算法,以提供高分辨率、长距离、快速的方式,辨识物体。

(二)加拿大LeddarTech公司开发出应用于自驾系统的讯号处理与讯号撷取功能之技术,以提供更丰富的光达传感器之数据。

(三)德国ZF公司开发出更高阶算法,并结合传感器,应用于自驾系统。

(四)瑞典Veoneer公司开发出应用于传感器视觉系统之算法,以提高辨识率。

(五)以色列Mobileye公司开发出应用于自驾系统的EyeQ芯片处理器。

(六)美国Waymo公司开发出应用于自动驾驶传感器之软件,可提供传感器360度视野。

三、其他技术

(一)美国Ouster公司开发出应用于光达传感器的垂直腔面发射激光器光源,每秒可产生262万点,以闪烁多个光束并检测道路上的物体,具高辨识率。

(二)以色列Oryx Vision公司开发出调频闪光光达,以硅材质制成的微视天线侦测光波,有效改善讯噪比。

(三)以色列AdaSky公司开发出固态远红外线热成像系统,以探测和分类物体。

(四)澳洲Baraja公司开发出应用于自驾系统的光达扫描技术,使用可调波长雷射与棱镜光学系统,可随时改变聚焦,以扫描与调整角度,适应不同的路况。

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