智能汽车的“超级感知力”：传感器融合技术，使车辆像人类一样感知世界

高级驾驶辅助系统(ADAS)、自动驾驶车辆和电动汽车(EV)市场持续发展，为今日的汽车设计工程师带来种种挑战。ADAS和自动驾驶车辆的计算能力正在迅速扩展，但它们需要一整套传感器来提供数据以作运算基础。设计工程师还须匹配传感器套件的功能和自动驾驶系统的需求，为车辆提供足够的输入内容，以实现安全和高效的行驶。此外，设计工程师还必须选择多用途的传感器，优化各个传感器设备所占用的空间和重量，这种技术被称为“传感器融合技术（sensor fusion）”。

ADAS技术以及自动驾驶性能日益进步，可以越来越明显看出，车辆的感测技术不能仅停留在视觉和雷达性能上，未来的车辆将会需要具备能够监测环境的自动化系统，这对车辆的感知能力提出了更高的要求。这些车辆需要像人类一样结合视觉、听觉和触觉来感知周围的环境。这些不同输入的组合使得车辆能够全面地了解周围环境状况，并采取适当的应对措施。

电动汽车呈现爆炸性普及，为保证乘客的舒适性和安全性，也对道路噪声的管理提出了新的要求。燃油车时代，发动机产生相对稳定的背景噪音，这有助于掩盖令人烦躁的道路噪音。而在没有引擎的电动汽车中，乘客感受到的道路噪音更明显，导致更大的不适和分心，分散驾驶员的注意力也不利于安全驾驶。

超视距的感测能力

驾驶辅助感知的最常见方法是视线（line-of-sight, LOS）传感器，包括摄像头、雷达和光学雷达(LiDAR)等装置，它们相互配合，检测车辆可视范围内的障碍物或危险。虽然这些感测方法有助于对于高效的ADAS和自动驾驶汽车技术，但并不能提供全方位的信息数据。

声音和触觉对于驾驶员与自动驾驶系统来说，都是很有价值的输入信息。外部麦克风可以检测到一系列潜在的危险，而这些是视线传感器很难或无法感知到的。通过声音感测，可以在看车辆（例如：紧急救援车辆）前就对其进行探测和三角测量。与视觉线索相比，声音和触觉捕获到的道路噪音可以更好地评估不良路面状况，比如路面破损或砂石。摄像头可以检测到暴雨，但结合声音更容易判断暴雨的严重程度。

这些传感器还可通过连续的基于条件的监控，提升安全性。通过分析汽车本身的声音或振动后，自动化系统可以及早发现并解决问题或故障。这对ADAS系统帮助很大，而且对于自动驾驶车辆来说也是必要的，因为自动驾驶车辆必须能够应付行驶过程中出现的任何问题。

除了声音，驾驶员还能通过触觉来了解车辆是否撞上东西或被撞到，或者受到了任何不寻常的外力，例如路面冻冰。利用精密加速度计为车辆系统增添触觉感知功能，使车辆可以对视觉传感器可能无法检测的一系列刺激做出反应。检测到撞击的方向和力度，可以告诉车辆是否需要刹车、发出警报，或者只是记录下发生的情况，以便进行复查或维修。这项功能对自动驾驶汽车尤为重要，但也能为较传统汽车带来价值。

通过升级感测性能提升驾驶安全性

声音和触觉传感器功能有助于提升车辆在高速公路行驶的安全性。这些新型传感器可以经由多种方式提高安全系数、提升驾驶员对行驶状态的感知，并为自动驾驶汽车这一“车载数据中心”提供信息。

组合使用内部和外部麦克风可实现道路降噪技术（road noise cancellation, RNC），这是对预测性的主动降噪技术（active noise cancelling, ANC）的改进。虽然RNC与ANC有相似之处，例如皆可帮助消除环境噪音，不过采用传感器并可实时响应的RNC不仅能够抵消引擎发出的噪音，还有车辆外不可预测的声音，比如来自路面破损或风等来源。这类噪音会产生一种催眠效果（想象一下潺潺小溪或绵绵细雨的声音），足以导致驾驶员疲劳驾驶或高速公路上瞌睡。利用RNC抵消了这些噪音，不但使得车内更安静、更舒适，在行驶时也更加安全。这项技术对于电动汽车尤为重要，因为如果没有RNC技术，相比于燃油车，车缺少内燃机的声音来抑制背景噪音，电动汽车的乘客将感受到极为明显的道路噪音，从而产生不适或更易分心。

使用内部和外部麦克风以及RNC传感器的ANC系统，可用于噪音非常大的车辆，例如建筑用卡车、农用车和飞机。对于这些应用，消除噪音不仅有助于防止驾驶疲劳，还可以藉由降低环境噪音音量来帮助保护驾驶员的听力。使用传感器实时测量声音，可以获得更好的实施效果，从而减少车内噪音对驾驶员的危害。

外部音频传感器协助ADAS系统建立起车辆周围环境的全貎。这些麦克风以三角测量方式检测潜在危险的方向和动作，实现“用声音观看(seeing with sound）”的功能，从而帮助填补车辆视觉和雷达传感器无法检测到的空白。无论对于测量转角处紧急车辆的接近，还是追踪隐藏在盲点中的车辆，这些传感器都能够提供有价值的信息。

自动驾驶车辆依赖传感器来监控环境，声音和触觉的传感器发挥了关键的作用。麦克风的输入方式与ADAS的应用类似，对摄像头和雷达无法感知的空白部分进行填补，从而建构车辆周围环境的完整情景。通过配备触觉传感器，车辆就能够对碰撞或外力做出反应，这是无人驾驶车辆的一项重要功能。随着车辆开始实施先进的ADAS功能并自动监控周围环境，这些感测功能将会带来更高的安全边际。

透过监控车辆使用状况来改进设备的健康状况，这也有助于提高车辆的安全性。听觉和触觉传感器通常能够通过分析引擎或底盘的噪音变化，相比驾驶员或其他的传感器更早地发现机械的缺陷。及早检测有缺陷或已磨损的零件，可降低车辆的维护和修理成本，同时有助于减少车辆在道路上发生故障的次数，减少危险。

车辆的传感器融合技术

传感器融合技术意味着车辆中的每个感测装置都具有多种功能，可实现多样化的特性和能力，而且优化所占用的空间和重量。这种多功能性十分重要。自动驾驶车辆和ADAS技术的感测必须依赖越来越多的信息，但不可能无限制地增加传感器数量，设计人员必须使用能够为多个系统和多项功能提供输入内容的传感器。

将多功能的听觉和触觉传感器纳入设计工作，对生产更加安全和更加强大的自动驾驶或配备ADAS的车辆极为重要。工程师在设计过程中越早整合这些技术越好。与在传感器工程技术方面拥有坚实基础，以客户为中心，并且具备适应性和灵活性的公司进行合作，这是十分重要的。Molex莫仕已协助客户将百万个以上的传感器配置在车辆上，我们能够提供专业的工程专业知识、合作设计灵活性和全球制造基地，可为车辆的感测技术挑战提供定制化解决方案。

通过融合来自多种感测功能的反馈信息，可让车辆像人一样感知周围环境，这些技术将成为自动驾驶的关键步骤。