自动驾驶汽车的实现与传感器发展的关系.doc

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1、自动驾驶汽车的实现与传感器发展的关系　　据麦姆斯咨询介绍，未来半自动和全自动驾驶汽车的实现与传感器发展密切相关。为了让用户获得更佳的体验，从依靠工业级陀螺仪实现卓越导航的高度精确的航位推算子系统，到具有直观人机界面（humanmachineinterface，HMI）和智能座椅等更智能化和个性化的驾驶室，新一代的半自动和全自动驾驶汽车都必将使用更多的传感器。　　航位推算精确提供位置信息　　航位推算法是通过物体之前位置，结合速度和方位来推算当前位置的过程。航位推算法应用广泛，是智能手机、航空航天导航和导弹制导中惯性导航系统的基础。　　当今一流

2、的MEMS陀螺仪可以在200米的距离内提供30～50厘米的分辨率（横摆角速度漂移），这是GPS信号丢失的典型隧道长度。对于半自动（L3）或自动驾驶（L4、L5）汽车，其位置精度远低于10厘米。通常只有高端工业或航空航天陀螺仪可以满足这种精度，其零偏不稳定性误差值范围为1°／h至0．01°／h。这些重载陀螺仪的价格从100美元到1000美元不等。　　根据应用和偏置漂移性能区分当前不同陀螺仪的性能水平　　对于具备工业精度能力的MEMS陀螺仪传感器制造商，例如SiliconSensingSystems、AnalogDevices、Murata、E

3、psonToyocom和TDKInvenSense，以及更广泛的传感器元器件制造商，如Bosch、Panasonic、STMicroelectronics和TDK（InvenSense和Tronics）等，自动驾驶汽车中潜藏的巨大机会令他们极其感兴趣。　　虽然MEMS技术在性能、尺寸和重量上控制较好，但成本仍然是个挑战。自动驾驶的故障操作模式允许使用更高的价格（最开始时价格至少在100美元以上）的传感器，即使到2030年自动驾驶汽车数量仍相对较少。尽管如此，与工业应用相比，汽车的销量仍然具有非常大的吸引力，它为航位推算传感器提供了利润丰厚的

4、未来市场。　　驾驶室将变得更加智能　　汽车制造商寄希望于人们喜欢控制自己的物理环境的想法。汽车内部配备了压力传感器，可提供更个性化的乘坐体验，以及先进的两级安全气囊，以提高安全性。在某些车辆中，汽车制造商还使用成对的MEMS麦克风来降低噪声，通过图像传感器或MEMS红外传感器来检测驾驶员的存在。同时，利用气体传感器检测车内的二氧化碳浓度，当检测到导致瞌睡的危险指数达标时，就会触发警告。然后，这些智能传感器将“告诉”驾驶员打开车窗或利用较复杂的解决方案启动空气净化系统。虽然如今的二氧化碳传感器价格仍然相对昂贵，但相信未来我们会看到低成本的传感

5、器进入市场。　　未来的驾驶室需要超越这些概念，走向全自动驾驶。座椅上可以配备灵敏的加速度计，用于测量心率和呼吸频率以及身体的各项活动。其他器件还可以监测人体湿度和温度。　　我们再来看看Murata（村田制作所），最初用MEMS加速度计代替脉搏血氧仪，致力于临床医学，其加速度计同样可以内置在汽车座椅中来检测心率。当然，这并不是唯一的方法，另一种用于心率测量的传感方法是利用毫米波雷达技术，毫米波甚至可以穿透诸如书籍或杂志等物体。　　为了增强传感器对人体监测的能力，汽车设计师将通过摄像头来融合信息，如凝视方向、眨眼和闭眼率、头部倾斜度和座椅数据，

6、以及传感器收集的各项数据等，来反映有关驾驶员的身体状况、意识甚至情绪等有价值的信息。　　佛吉亚（Faurecia）在2016年巴黎车展上亮相的智能座椅ActiveWellness概念机证明了这项技术可能比我们想象的来得要快。AcTIveWellness可主动收集并分析生物数据，存储驾驶员的行为和偏好。该原型提供了基于身体状况来预测驾驶员舒适度的数据，包括一天中的行驶时间和行驶条件以及汽车自动驾驶运行模式（L3、L4或L5）等。其他功能，如事件触发按摩（event－triggeredmassage）、座椅通风，甚至随环境照明或音频环境而变化都

7、将可能实现。　　　　佛吉亚的“未来驾驶室”在2018年国际消费电子展亮相　　同时，还有其他更先进的人机界面的商业言论以及大量产品原型。伟世通（Visteon）的Horizon驾驶室可以通过语音激活或通过手势来打开或调整采暖通风与空调（HVAC）。如今，电容传感器已广泛用于接触式应用，非接触式应用包括从简单的红外二极管进行近距离测量，到用于手势控制的复杂3D飞行时间（ToF）测量等。　　很明显，汽车设计师在车内空间中可以更加自由地使用人机交互界面，提供制造商认为客户会乐意支付更高费用的差异化设计。　　如何管理传感器数量激增带来的输入问题　　目

8、前，研究人员正在研究解决先进功能汽车需要多种传感输入的问题。也就是说，当我们有这么多的传感输入时，设计人员必须解决复杂布线和不必要的重量问题。例如，佛吉亚正在考虑将装饰性表面（如