在自動(dòng)駕駛感知-規(guī)劃-執(zhí)行的效果鏈中，感知是整個(gè)過(guò)程的源頭。隨著自動(dòng)駕駛級(jí)別的提升，駕駛員逐漸從“脫腳”到“脫手”到“脫眼”，直至車輛實(shí)現(xiàn)完全的自動(dòng)駕駛，對(duì)于感知系統(tǒng)的要求呈指數(shù)級(jí)的上升。

說(shuō)到感知層，不得不提到各類傳感器的迭代發(fā)展，從簡(jiǎn)單裝配超聲波雷達(dá)到攝像頭，毫米波雷達(dá)，再到搭配目前最先進(jìn)的激光雷達(dá)，各種傳感器數(shù)目在不斷地增加，性能不斷提高的同時(shí)，多傳感器融合成為必然的趨勢(shì)。自動(dòng)駕駛滲透率的提升正在拉動(dòng)各類傳感器快速發(fā)展。

在一眾汽車半導(dǎo)體供應(yīng)商中，致力于為感知系統(tǒng)提供高能效半導(dǎo)體傳感器的安森美半導(dǎo)體，憑借多年積累的豐富經(jīng)驗(yàn)，其CMOS圖像傳感器已在全球車載市場(chǎng)占有率位居第一，先進(jìn)駕駛輔助系統(tǒng)(ADAS)市場(chǎng)占有率高達(dá)80%，無(wú)人駕駛占有率在90%以上。近期，本刊記者專訪安森美半導(dǎo)體智能感知部大中華區(qū)市場(chǎng)總監(jiān)郗蘊(yùn)俠博士，聽她聊聊自動(dòng)駕駛感知技術(shù)的發(fā)展。

▲安森美半導(dǎo)體智能感知部大中華區(qū)市場(chǎng)總監(jiān)

郗蘊(yùn)俠博士

感知圖像傳感器面臨的技術(shù)難點(diǎn)

攝像頭在汽車智能化和自動(dòng)化進(jìn)程中擔(dān)當(dāng)了汽車“眼睛”的功用，汽車感知圖像傳感器作為感知器件相機(jī)最關(guān)鍵的元器件起著舉足輕重的地位。自動(dòng)駕駛需要圖像傳感器在提供優(yōu)質(zhì)圖像的基礎(chǔ)上，滿足對(duì)物體的辨識(shí)和檢測(cè)，具有更高的可靠性和安全性。

在技術(shù)方面需要圖像傳感器有高動(dòng)態(tài)范圍(HDR)解決高對(duì)比度場(chǎng)景的成像挑戰(zhàn), 在傳感器端解決LED閃爍問(wèn)題、并可以同時(shí)實(shí)現(xiàn)HDR和抗LED閃爍問(wèn)題功能，多種優(yōu)化的色彩濾波陣列(CFA)以解決不同應(yīng)用和場(chǎng)景的需要，可靠的封裝技術(shù)實(shí)現(xiàn)出色的散熱性和可靠性、全局快門技術(shù)顯著解決運(yùn)動(dòng)模糊的問(wèn)題。

總之，需要有非常完善的質(zhì)量監(jiān)督和控制體系，符合車規(guī)安全認(rèn)證的產(chǎn)品，并同時(shí)實(shí)現(xiàn)功能安全和網(wǎng)絡(luò)安全。

在圖像傳感器領(lǐng)域，安森美半導(dǎo)體是車載攝像頭CMOS圖像傳感器的領(lǐng)導(dǎo)者之一。

郗蘊(yùn)俠博士介紹道：

“從2005年發(fā)明世界上第一個(gè)專門用于汽車的CMOS圖像傳感器(CIS)產(chǎn)品，到2020年已經(jīng)增長(zhǎng)到年交件量大于1億顆圖像傳感器，幾乎全球的主機(jī)廠都是安森美半導(dǎo)體的客戶?！?

安森美半導(dǎo)體的CIS產(chǎn)品致力于前裝市場(chǎng)在整個(gè)自動(dòng)駕駛級(jí)別的推進(jìn)，主要原因是安森美半導(dǎo)體的CIS產(chǎn)品能夠滿足ADAS和自動(dòng)駕駛嚴(yán)苛的高質(zhì)量，高可靠性和安全性的要求。

安森美半導(dǎo)體的CIS產(chǎn)品在ADAS上最早被應(yīng)用，擁有十多年量產(chǎn)和道路驗(yàn)證的記錄。可以提供ADAS和自動(dòng)駕駛所需要的超高動(dòng)態(tài)范圍，在傳感器端解決LED閃爍問(wèn)題、提供多種優(yōu)化的色彩濾波陣列(CFA)，如為全球第一個(gè)設(shè)計(jì)用于ADAS的RCCC和RCCB的CFA, 可靠的封裝技術(shù)，非常完善的質(zhì)量監(jiān)督和控制體系，提供整個(gè)攝像頭模組硬件的系統(tǒng)解決方案。

自動(dòng)駕駛級(jí)別提高給圖像傳感器帶來(lái)的挑戰(zhàn)

L2到L3、L3到L4，隨著自動(dòng)駕駛級(jí)別的提高，圖像傳感器的性能需要多大的提升?對(duì)于這個(gè)問(wèn)題，郗蘊(yùn)俠博士作出了詳盡的解答。

分辨率越來(lái)越高

從最早的30萬(wàn)像素CIS，升級(jí)到100萬(wàn)像素CIS，現(xiàn)在L2+級(jí)別自動(dòng)駕駛已經(jīng)大量采用200萬(wàn)像素CIS，高級(jí)別自動(dòng)駕駛車型中將采用800萬(wàn)像素的CIS以實(shí)現(xiàn)對(duì)物體更遠(yuǎn)和更清楚的辨識(shí)和檢測(cè)。

高動(dòng)態(tài)范圍(HDR)

相機(jī)需要在一些特殊環(huán)境下工作，如夜間亮的路燈和暗處行人的對(duì)比，強(qiáng)光下隧道外亮處與隧道內(nèi)暗處細(xì)節(jié)的對(duì)比等。因此提升HDR成為解決自動(dòng)駕駛級(jí)別提高的關(guān)鍵。

消除LED閃爍(LFM)

由于LED的普及和發(fā)展，在交通燈、車燈等領(lǐng)域有廣泛應(yīng)用。圖像傳感器要保證輸出HDR+LFM高保真圖像，確保HDR和LFM同時(shí)實(shí)現(xiàn)。

多種優(yōu)化的色彩濾波陣列(CFA)

適應(yīng)于自動(dòng)駕駛級(jí)別提高后不同應(yīng)用和場(chǎng)景。需要圖像傳感器有更高的信噪比，如RCCC/RCCB/RYYCY圖像傳感器可以更好地檢測(cè)和識(shí)別物體。

艙內(nèi)監(jiān)控

圖像傳感器需要全局快門可以捕捉到司機(jī)眼睛和頭部動(dòng)作等快速運(yùn)動(dòng)，無(wú)拖影，并具有最佳的紅外(IR) 響應(yīng)可以在紅外條件下清晰地看到駕駛員眼睛。乘客監(jiān)控則需要RGB-IR圖像傳感器，以達(dá)到白天和夜晚同時(shí)可以看到清晰圖像的效果。

提升可靠性

自動(dòng)駕駛級(jí)別提高后使得汽車共享成為可能，運(yùn)營(yíng)強(qiáng)度增加。圖像傳感器面對(duì)更高的挑戰(zhàn)，需要保證整個(gè)相機(jī)系統(tǒng)在惡劣和極端環(huán)境下的可靠性、安全性和耐久性。

功能安全

對(duì)自動(dòng)駕駛L2以上的設(shè)計(jì)，需要符合ISO26262相應(yīng)的汽車安全完整性等級(jí)(ASIL)更高的標(biāo)準(zhǔn)。全面采用符合ISO26262開發(fā)流程設(shè)計(jì)的車規(guī)級(jí)圖像傳感器芯片，在功能安全方面有著更完善的安全機(jī)制，使系統(tǒng)功能安全設(shè)計(jì)更容易實(shí)現(xiàn)。

網(wǎng)絡(luò)安全

此技術(shù)有助于確保整個(gè)系統(tǒng)運(yùn)行安全可靠，尤其車輛在L4級(jí)別無(wú)人駕駛的情況。為確保圖像傳感器不被黑客侵襲，網(wǎng)絡(luò)安全的機(jī)制在圖像傳感器實(shí)現(xiàn)是必不可少的。

傳感器融合、軟硬件結(jié)合必不可少

除了攝像頭傳感器，郗蘊(yùn)俠博士認(rèn)為自動(dòng)駕駛技術(shù)發(fā)展日益提高，各種感知傳感器數(shù)量不斷增加，在提升性能的同時(shí)，多傳感器融合至關(guān)重要。安森美半導(dǎo)體也在完善激光雷達(dá)的市場(chǎng)布局，尤其2021年初推出符合車規(guī)的激光雷達(dá)核心光電探測(cè)器器件，基于硅光電倍增管(SIPM)和單光子雪崩二極管(SPAD)陣列的光電探測(cè)器為車規(guī)化激光雷達(dá)量產(chǎn)做好充分準(zhǔn)備，成為全球知名激光雷達(dá)系統(tǒng)客戶的首選。

安森美半導(dǎo)體從設(shè)計(jì)之初就考慮汽車認(rèn)證去設(shè)計(jì)光電探測(cè)器及其封裝，并采用CMOS工藝，為激光雷達(dá)大批量量產(chǎn)奠定堅(jiān)實(shí)基礎(chǔ)。

“軟件定義汽車”正在成為汽車行業(yè)的共識(shí)，那么未來(lái)自動(dòng)駕駛的迭代升級(jí)中，軟件和硬件兩者誰(shuí)將成為更關(guān)鍵的因素?

對(duì)此，郗蘊(yùn)俠博士介紹道：

“隨著自動(dòng)駕駛級(jí)別的提高，傳統(tǒng)汽車正逐步從分立控制轉(zhuǎn)向集中域控制，也從原有的軟件根據(jù)硬件來(lái)實(shí)現(xiàn)，轉(zhuǎn)換成軟件定義硬件的趨勢(shì)。軟件定義硬件的模式，可以適應(yīng)快速迭代的技術(shù)、滿足用戶體驗(yàn)的持續(xù)提升，軟件能夠幫助硬件提高適應(yīng)性。”

作為硬件供應(yīng)商必須和軟件算法提供商合作，更早了解其應(yīng)用算法的需求，在硬件設(shè)計(jì)方面滿足實(shí)現(xiàn)其軟件和算法。另外則需提供具有平臺(tái)化的硬件系列產(chǎn)品，以適應(yīng)軟件的升級(jí)。所以未來(lái)的感知技術(shù)發(fā)展還是需要軟硬件結(jié)合，兩者都很重要。

近些年，許多國(guó)內(nèi)初創(chuàng)公司從感知層面切入自動(dòng)駕駛。

對(duì)此，郗蘊(yùn)俠博士的看法是：

“自動(dòng)駕駛包括感知、判斷和執(zhí)行。感知作為整個(gè)過(guò)程的源頭的確非常關(guān)鍵。許多國(guó)內(nèi)初創(chuàng)公司尤其很多互聯(lián)網(wǎng)公司，在軟件和算法方面都非常專業(yè)，但是對(duì)硬件尤其是車規(guī)化硬件還需要一定時(shí)間的了解和積累。”

汽車應(yīng)用和其它工業(yè)、消費(fèi)類應(yīng)用相比，尤其隨著自動(dòng)駕駛智能化提升，其要求更加嚴(yán)苛，需要高質(zhì)量、高可靠性和安全性的產(chǎn)品和系統(tǒng)。國(guó)內(nèi)初創(chuàng)公司未來(lái)更好地切入自動(dòng)駕駛，需要和汽車行業(yè)有著量產(chǎn)經(jīng)驗(yàn)的芯片及硬件公司緊密合作，可以在設(shè)計(jì)系統(tǒng)之初就與芯片公司緊密合作，把軟件和算法對(duì)硬件的需求盡早提供給芯片公司，使得芯片公司更早了解其應(yīng)用算法的需求，在硬件設(shè)計(jì)之初就把這些需求考慮在內(nèi)，這樣設(shè)計(jì)出的硬件才能滿足軟件的功能，才能適應(yīng)架構(gòu)最優(yōu)的軟硬件結(jié)合的系統(tǒng)，以適應(yīng)自動(dòng)駕駛的發(fā)展。