【TWINHOW科技观察】：汽车传感器有很多，可分为环境监测、车身感知两大类：环境监测传感器用于探测和感知周围环境，是实现自动驾驶所必需的传感器；车身感知传感器用于获取车身信息，如胎压、油压、车速等，是维持汽车正常、稳定、安全行驶所必备的基础传感器。
自动驾驶是汽车行业新一轮的技术革命，推动着传统汽车行业快速转型升级，是未来汽车的发展趋势。在实际路测时，面对复杂的行车环境，快速、准确的获取车辆所处环境信息和车辆状态信息对安全驾驶至关重要。这篇文章将从红外热成像传感器、摄像头、超声波雷达，毫米波雷达，激光雷达，高精度定位系统的发展现状、原理、优缺点、在自动驾驶中的应用等方面进行探讨。
一文看懂自动驾驶的传感器 |哪种传感器方案会最终胜出？
自动驾驶技术成为其发展新变量，自2014年以来，中国汽车产业开始进入中低速增长的发展阶段。2017年中国汽车产量达到2, 901. 81万辆，成为近十年来的阶段性顶峰，自此以后连续三年下降，意味若中国汽车产业已经进入存量博弈时代。在这一关键竞争节点，汽车领域的变革也随之而来。
继汽车产业电动化之后，上一篇文章我们探讨了传感器电池管理《油价N连涨？还好我用电！那知道什么传感器在守护着电池系统吗？》，智能化成为又一个历史性机遇，软件定义汽车的趋势更加明确，自动驾驶能够将驾驶员从繁琐的驾驶操作中解放出来，满足上述趋势变化需求，成为汽车智能化的核心环节。于是，自动驾驶技术成为汽车产业发展新变量。
自动驾驶是汽车行业新一轮的技术革命，推动着传统汽车行业快速转型升级，是未来汽车的发展趋势。在实际路测时，面对复杂的行车环境，快速、准确的获取车辆所处环境信息和车辆状态信息对安全驾驶至关重要。这篇文章将从红外热成像传感器、摄像头、超声波雷达，毫米波雷达，激光雷达，高精度定位系统的发展现状、原理、优缺点、在自动驾驶中的应用等方面进行探讨。
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感知系统现状
主流传感器分析
超声波雷达价格低，单个超声波雷达售价大约为数十元，超声波雷达测算 0.2 ～ 5m 范围内障碍物精度可达 1 ～ 3cm。
按工作频率分类，超声波雷带可以分为 40kHz、48kHz 和 58kHz三种，频率越高，灵敏度越高，探测角度越小；按构造分类，超声波雷达可以分为等方性与异方性，二者的区别在于水平探测角度与垂直探测角度是否相同；按技术方案分类，超声波雷达可以分为模拟式、四线式数位、二线式数位、三线式主动数位，它们的信号抗干扰能力依次提升，技术难度与价格总体递进。
受物理特性限制，车载超声波雷达的探测范围局限在数米内，也无法精准描述障碍物位置；此外，处于相同频段的多个雷达，为避免回波“打架”大多采取时分复用，信息采集速度被拖慢；其探测精度易受到车速、振动、温湿度等影响，在抗干扰、标定等方面充满挑战。
摄像头
红外热成像通过能够透过红外辐射的红外光学系统将视场内景物的红外辐射聚焦到能够将红外辐射能转换为便于测量的红外探测器上，红外探测器再将强弱不等的辐射信号转换成相应的电信号，然后经过放大和视频处理，形成可供人眼观察的视频图像，最终通过终端显示、音响设备报警的夜间辅助驾驶产品。与激光雷达、摄像头、毫米波雷达这几种传感器相比，红外热成像传感技术捕捉到的图像分辨率要更高。由于行人、动物等都会散发热量，所以热成像传感技术可以轻易分辨出他们，且不受昼夜、强光、阴影、雾霾等复杂环境条件的影响。
红外热成像只考虑观测主体与环境之间温度差，而不受可见光情况影响。是可见度低（如夜间、雾、霾、反光、眩光等）视线受阻的情况下驾驶安全问题的重要技术手段，任何具有一定温度的物质都能辐射红外线，红外传感器通过测量目标与背景间的红外线差，将测量信息处理转化为图像信息。可有效地弥补摄像头和雷达的不足。
毫米波雷达
激光雷达是向目标发射激光束 , 然后将接收到的从目标反射回来的信号与发射信号进行比较 , 作适当处理后 , 就可获得目标的有关信息，如目标距离、方位、高度、速度、姿态、甚至形状等参数，其探测精度高、探测距离远、灵敏度高，抗干扰性强。
激光雷达有机械式和固态式两种，机械式激光雷达带有控制激光发射角度的旋转部件，体积较大，价格昂贵，测量精度相对较高。固态激光雷达依靠电子部件控制激光的发射角度，尺寸较小，可安装在车体内。目前自动驾驶中采用的激光雷达机械式激光雷达为主。但由于机械式激光雷达一般置于车顶，一般作为工程测试使用，难以满足自动驾驶普及提出的大规模、低成本、车规级需求。固态激光雷达中 MEMS激光雷达在技术上更容易实现，同时价格也比较低廉，受到制造厂商的重点关注。
激光雷达和其它传感器的结合使用是目前自动驾驶的最佳方案，激光雷达固态化、小型化、2020 年 12 月 21 日，华为在中国汽车工业协会主办的峰会上首次发布了 96 线车规级高性能激光雷达，并扮演了“价格屠夫”的角色，号称要生生把成本压缩到 200 美元，一旦价格降低，相信激光雷达将成为自动驾驶的首选。
03
定位的目的是获取自动驾驶车辆相对于外界环境的精确位置，是自动驾驶车辆必备的基础。目前自动驾驶一般采用GPS+ 惯导组合模式。GPS 是目前最广泛采用的定位方法，GPS 精度越高，GPS 传感器的价格也越昂贵。但目前商用 GPS 技术定位精度远远不够，其精度只有米级且容易受到隧道遮挡、信号延迟等因素的干扰。
惯导是一种不依赖于外部信息、也不向外部辐射能量的自主式导航系统，通过测量自身运动的方向和加速度，计算运动的速度、角度和位置信息，从而推算自身位置。惯导的具备极高的抗干扰性和隐蔽性，不受气象条件限制，导航信息更新速率高，短期精度和稳定性好，但导航误差随时间发散，定位误差会随时间推移而增大，长期积累会导致精度差，惯导需要初始对准，且对准复杂、对准时间较长，不能给出时间信息，精准的惯导系统价格昂贵，通常造价在几十到几百万之间。
4 结 语
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汽车传感器有哪些？
【太平洋汽车网】汽车传感器有空气流量传感器、ABS传感器、节气门位置传感器、水温传感器、凸轮轴位置传感器、曲轴位置传感器、车速传感器、爆震传感器和氧传感器等。
汽车上有很多传感器，而且汽车也依靠传感器工作，传感器检测到信号，反馈给汽车电脑，经过电脑来控制相应部件工作。如果传感器损坏，相应的部件就无法正常工作，汽车因此也不能正常使用。
汽车传感器有很多，可分为环境监测、车身感知两大类：环境监测传感器用于探测和感知周围环境，是实现自动驾驶所必需的传感器；车身感知传感器用于获取车身信息，如胎压、油压、车速等，是维持汽车正常、稳定、安全行驶所必备的基础传感器。
主要的传感器有：空气流量传感器、ABS传感器、节气门位置传感器、水温传感器、凸轮轴位置传感器、曲轴位置传感器、车速传感器、爆震传感器和氧传感器等。
下面是部分汽车传感器原理及应用：
空气流量传感器空气流量传感器测量发动机吸入的空气量，换成电信号提供给ECU作为喷油时间的基准信号；
ABS传感器ABS传感器传感器一般位于轮胎靠近轴承的位置，在轮毂轴承外面，刹车盘内圈，用来监控车速，在急刹时，将车轮的转速反馈给刹车系统，由刹车系统来控制车轮有克制的转动，以达最佳刹车效果；
节气门位置传感器节气门位置传感器安装在节气门上，用来检测节气门的开度，通过杠杆机构与节气门联动，测量节气门打开的角度电压信号，并将信号传输给ECU作为喷油量和点火提前角修正的基准信号；
凸轮轴位置传感器提供曲轴转角基准位置信号，作为喷油正时控制和点火正时控制的主控制信号；
曲轴位置传感器检测上止点信号、曲轴转角信号和发动机转速信号，提供给ECU作为确定点火正时、喷油正时及工作顺序的基准信号；
车速传感器检测汽车的行驶速度，给ECU提供车速信号，用于巡航控制和限速断油控制，也是自动变速器的主控制信号；
爆震传感器检测发动机缸体振动情况，以供电子控制器识别发动机爆震工况。发动机爆震时，发动机振动通过传感器内的质块传递到晶体上，压电晶体由于受质块振动产生的压力，在两个极面上产生电压，把振动转化为电压信号输出。
（图/文/摄：太平洋汽车网 问答叫兽）
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