自動駕駛汽車，即可以根據乘客計劃自主完成出行任務的汽車，在整個出行過程中，完全不需要駕駛員的參與和控制。自動駕駛汽車想要完成出行安排，離不開感知、決策、控制這三大要素，其中感知作為讓汽車“認得路”的重要環節，可以讓自動駕駛汽車和駕駛員一樣，讀懂周圍的交通要素。感知系統是利用車載傳感器以及車聯網技術來獲取道路、車輛位置、障礙物、車輛自身位置等信息，并將獲取的這些信息傳輸給車載控制中心，給自動駕駛汽車提供決策依據，簡而言之，感知就是以多種傳感器的數據和高精度地圖的信息作為信息輸入，經過一系列計算及處理，對自動駕駛汽車周圍環境進行精確感知的系統。感知系統可以為下游模塊提供豐富的信息，如障礙物的位置、形狀、類別及速度信息，也包含對于施工區域、交通信號燈及交通警示燈等特殊場景的語義理解。感知系統的感知對象主要可以分為兩類，一類是靜態對象，即道路、交通標識、靜態障礙物等；另一類是動態對象，即車輛、行人、移動障礙物等，對于動態對象，除了要了解對象的具體類別，還需對位置、速度、方向等信息進行追蹤，并需要根據追蹤結果來預測對象的接下來的預計位置。感知系統作為實現自動駕駛能否成功的第一步，起著非常重要的作用，感知系統可以決定自動駕駛汽車看得清多少路，是否可以適應復雜多變的交通環境等，隨著智能汽車智能化程度越高，對于感知系統的要求也就越高。

感知系統主要可以分為三大類，即環境感知、車身感知與網聯感知，但無一例外，這三大感知都離不開硬件設備的使用。

環境感知

環境感知即對自動駕駛汽車周邊環境進行感知，可讓自動駕駛汽車可以“看得清”交通，環境感知主要使用了車載攝像頭、激光雷達、毫米波雷達及超聲波雷達等硬件設備。

車身感知

車身感知又可以分為車身狀態感知和車身位置感知，車身狀態感知主要是讓自動駕駛汽車了解到自身車速、方向、加速度等信息，主要是通過慣性導航、機械陀螺儀、加速傳感器、轉角傳感器、速度傳感器等硬件設備來進行感知；車身位置感知主要是了解車輛的位置信息，如所在位置、車道線等信息，為實現車身位置感知，需要高精度地圖、慣性導航、激光雷達及全球定位系統等技術的加持。

網聯感知

網聯感知就是自動駕駛汽車與車聯網的有機結合，可以實現自動駕駛汽車與交通基礎設施、其他車輛、道路行人等任何可能影響或可能受到影響的實體之間進行數據通信。網聯感知的主要作用是提升自動駕駛汽車行駛安全、提高交通交通效率，防止擁堵。網聯感知的技術發展離不開網聯技術的升級，包括基站的搭建、智慧交通平臺的開發、5G技術的發展等。為了保證自動駕駛汽車行車安全，對于感知系統系統中的傳感器要求非常高，且對于傳感器之間信息互通要求也非常高，由于感知系統涉及到多個傳感器，如何讓感知系統中傳感器探測到的信息能夠同步（時間同步）非常重要。為了保證自動駕駛汽車的安全，感知系統需要做到近乎百分百的準確率，且需要對多個感知硬件搜集到的信息進行分析判斷，必要時還需要在自動駕駛汽車上加裝更多的感知硬件來提供感知冗余和感知融合，讓獲得的道路信息更加準確。感知系統的發展離不開感知硬件的加持，其中超聲波雷達、毫米波雷達、激光雷達、車載攝像頭為主要的感知硬件，并在自動駕駛汽車發展過程中起著較為重要的作用。

超聲波雷達

超聲波雷達主要是利用超聲波的特性研發而成的傳感器，是在超聲波頻率范圍內將交變的電信號轉換成聲信號，或將外界聲場中的聲信號轉換為電信號的一種能量轉化器件。超聲波雷達主要由安裝在同一個平面上的發射頭、接收頭和芯片組成。超聲波雷達的實現邏輯還是通過聲音傳播，有效探測距離一般是在5 m～10 m，最小的探測距離可以為幾十毫米，由于對色彩、光照度不敏感，因此可以用于識別透明、半透明及漫反射差的物體，也可以用于黑暗、有灰塵或煙霧、電磁干擾強、有毒等惡劣環境中，超聲波雷達結構簡單、體積小、成本低，信息處理簡單可靠，易于小型化和集成化，且可以實時進行控制。超聲波雷達可用于停車輔助及泊車輔助，作為停車輔助時，安裝在汽車的后保險杠部分，用來探測汽車距離后部障礙物的距離；泊車輔助中，超聲波雷達主要安裝在汽車側面，用于測量停車位長度等信息。

毫米波雷達

毫米波雷達的實現主要是使用電磁波來探測信息，通過使用在毫米波頻段（1 mm～10 mm，頻率30 GHz～300 GHz）的電磁波來探測目標，可以得到目標障礙物的距離、速度和角度等信息。按照頻段分類，毫米波雷達可以分為24 GHz、60 GHz、77 GHz和79 GHz，其中主流頻段為24 GHz和77 GHz。根據工作原理，可以將毫米波雷達分為脈沖式毫米波雷達和調頻連續式毫米波雷達，脈沖式毫米波雷達指的是通過發射脈沖信號與接收信號之間的時間差來計算目標距離，調頻連續式毫米波雷達是利用多普勒效應測量得出不同距離的目標速度。按照探測距離，可將毫米波雷達分為短程、中程和遠程三類，其中短程的探測距離一般小于60 m，中程的探測距離一般為100 m左右，遠程的探測距離一般大于200 m。

激光雷達

激光雷達主要是通過激光束的發射來探測障礙物位置、速度等信息，可以用于精確獲得三位位置信息，可用來確定目標障礙物的大小、位置、外部形貌甚至材質。

根據掃描方式分類，激光雷達可分為機械式激光雷達和固態激光雷達，機械式激光雷達帶頭控制激光發射角度的旋轉部件，體積較大且價格昂貴，一般安裝在自動駕駛汽車頂部，在現有的自動駕駛汽車上，主要使用的就是機械式激光雷達。固態激光雷達則是依靠電子部件來控制激光發射角度，無需機械旋轉部件，尺寸較小，可以安裝在車內。根據線束分類，激光雷達可以分為單線束激光雷達和多線束激光雷達，單線束激光雷達主要用來獲取2D數據，每掃描一次只產生一條掃描線，無法區別目標物體的3D信息，但是單線束激光雷達測量速度快、數據處理量少，多被用于安全防護、地形測繪等領域。多線束激光雷達掃描一次可以產生多條掃描線，可獲得目標物體的3D數據，現階段常用的多線束激光雷達有4線束、8線束、16線束、32線束、64線束、128線束等，隨著線束等增多，價格也更為昂貴，現階段的自動駕駛汽車多使用多線束激光雷達。激光雷達由于探測范圍廣、分辨率高、信息量豐富及可全天候工作等優點，被越來越多自動駕駛企業作為自動駕駛汽車主要感知硬件，但是由于和毫米波雷達相比，體積過大、成本過高、不能識別交通標識和交通信號燈，在自動駕駛汽車上，依舊需要多個感知硬件來探測交通信息，從而獲得更為全面的數據，讓自動駕駛汽車出行更加安全。

車載攝像頭

車載攝像頭主要是使用光學元件和成像系統來獲取外部環境信息，車載攝像頭主要獲取交通信息的2D數據，且其精度取決于分辨率，隨著探測距離越遠，其精度就越差。車載攝像頭獲取的信息極為豐富，尤其是彩色圖像，可以同時實現道路檢測、車輛檢測、行人檢測、交通標識檢測、交通信號燈檢測等，車載攝像頭獲取的信息一般為實時場景圖像，具有較強的環境適應能力，且多個自動駕駛汽車同時工作，不會出現互相干擾的情況。車載攝像頭主要用來獲取交通標識、交通信號燈、路況、車道線、障礙物等信息，根據類別不同，車載攝像頭可以分為單目攝像頭、雙目攝像頭、三目攝像頭及環視攝像頭等。隨著自動駕駛技術的不斷升級，對于感知系統的要求也越來越高，復雜的路況及惡劣的天氣下的感知能力也將決定自動駕駛汽車落地的可能，現階段，感知系統的成本依舊過高，導致自動駕駛汽車單車成本居高不下，無法在消費者之間普及。對于感知系統，大家怎么看？歡迎關注智駕最前沿，并留言交流。

審核編輯 黃昊宇