发布日期: 2019年9月26日

传感器融合实现 2 级以上自动驾驶

自动驾驶系统的发展正在快速推进，目的是创建一个在机动性方面具备全新概念的社会。然而，要实现 2 级以上的高水平自动驾驶技术，需要采用各种技术来完成航位推算和 3D 定位。TDK 是一家能够提供各种复杂的传感器融合的制造商，其传感器融合可实现将多个独立传感器组合到一起所无法实现的功能，持续推进先进技术的发展。TDK 利用其在这一领域的优势，提供运动传感器和 InvenSense 品牌下新开发的 Coursa Drive 软件以及大气压传感器，支持实现 2 级以上的自动化驾驶技术。

航位推算和 3D 定位在超越 2 级自动驾驶上面临的挑战

自动驾驶六级分类（0 至 5 级）由美国汽车工程师协会（SAE)¹ 制定，现已在全球范围内采用。预计从 2020 年起，大量中档车辆将配备 2 级系统，同时预计在 2025 年或之后，将在商用和高端车辆上安装 3 级和 4 级系统。

3 级及以上级别可称为真正的自动驾驶，也就是无人驾驶。这是因为这些级别的车辆配备了自动驾驶模式，无需人工控制即可驾驶。通俗地来说，这种模式可以让人们将驾驶权交给车辆，以便自己执行查看电子邮件等简单的任务。

自动驾驶水平

自动驾驶水平	动态驾驶任务	定义	系统能力
0：没有自动化	人类驾驶员	由驾驶员全方位执行动态驾驶任务	某些驾驶模式
1：驾驶员辅助	人类驾驶员	系统执行转向或加速/减速等操作
2：部分自动化	人类驾驶员	系统执行转向和加速/减速等操作
3：条件式自动化	系统或人类驾驶员	系统在某些驾驶模式下全方位执行动态驾驶任务（人类驾驶员会在紧急情况下做出响应）
4：高度自动化	系统	系统在某些驾驶模式下全方位执行动态驾驶任务（无需人类驾驶员干预）
5：完全自动化	系统	系统在全部时间全方位执行动态驾驶任务（无需人类驾驶员干预）	所有驾驶模式

来源：自动驾驶水平定义概述（SAE International J3016），
《2017 年公共-私人 ITS 计划/路线图》，日本内阁府

然而，从 1 级和 2 级跳跃到 3 级及以上级别将面临各种挑战，其中一项挑战就是航位推算。² 即使在全球导航卫星系统（GNSS) 范围之外的环境中 [例如全球定位系统 (GPS)]，航位推算软件也会对来自一系列传感器的数据进行处理，以计算车辆位置和运动，以便能够自主导航到目的地，同时保持高度精确的定位。需要进一步发展传感器和软件技术来提升功能，以便将现有导航系统的水平提升到自动驾驶水平。

提升自动驾驶的另一项挑战是需要使用 3D 数字地图对传统导航系统的 2D 地图进行补充，该 3D 数字地图可显示呈现海拔差异的定位信息，例如与高架高速公路、多层立交桥和多层停车场下方地面道路相关的数据。目前在世界各地都正在开发和建立三维数字地图（也称为 3D 动态地图）³，这种地图不但能显示 3D 定位数据，还能显示各种动态变化因素，例如交通信号、行人和附近的车辆。随着 5G 电信服务的推出，这种技术预计将在不久的将来初具规模。

由运动传感器、先进软件和大气压传感器提供支持的复杂传感器融合解决方案

在航位推算所需的机载传感器中，由加速度传感器和陀螺仪传感器组成的运动传感器尤为重要。由于弯道、坡度和车道变化等因素的影响，车辆行进方向和朝向也会不时发生变化；加速度传感器和陀螺仪传感器可以检测到这些车辆行进方向和朝向的变化。TDK 的 IAM-20680HP 是一款车内 6 轴运动传感器，它利用 MEMS 制造技术将 3 轴加速度传感器与 3 轴陀螺仪传感器封装在一起。产品运行温度范围从 -40℃ 到 +105℃，目前已售出的大量设备足以证明其出色品质，且产品在世界各地均获得极高评价。

新开发的 Coursa Drive 软件支持自动驾驶车辆的高精度惯性定位。它不仅能以较高精度测量及维护车辆位置，甚至能够协助在 GNSS 信号范围之外及信号中断的环境中（例如隧道、地下停车场和多个建筑物之间的“城市峡谷”）进行自动驾驶。TDK 通过将运动传感器与 Coursa Drive 相结合的传感器融合技术，在航位推算技术方面取得了显著进展。

TDK 还提供一系列 MEMS 电容式大气压传感器，具有超低噪音和优异的温度稳定性。这些传感器通过将从 3D 动态地图获得的数据添加到大气压传感器检测到的海拔差异数据中，实现了高精度的 3D 定位。TDK 传感器解决方案通过推动航位推算和 3D 定位，将自动驾驶技术提升到 2 级以上。我们提供各种先进的传感器融合，即使将多个独立传感器组合到一起也无法实现这种融合效果。