自动驾驶的第五大感知技术：“听觉”+自动驾驶

电子发烧友网报道（文/李诚）回顾2021，各大互联网、科技巨头纷纷涉足自动驾驶产业，加速自动驾驶产业的布局。随着资本的不断涌入，以及相关法规政策的完善，自动驾驶产业驶入了发展的快车道。
 
现阶段自动驾驶的四大技术路线
 
在自动驾驶领域，发展感知层面是目前的首要目标。自动驾驶功能的最终实现，是由传感器、控制器、执行器相互配合完成的。通过传感器获取车辆周围的环境信息，交由控制器进行行为判断，再通过执行器执行判断指令。在自动驾驶的感知层面，目前各大车企主要用到的传感器有摄像头、超声波雷达、毫米波雷达和激光雷达。
 
在自动驾驶感知层面的解决方案中，摄像头还是颇具优势的，摄像头相当于人的眼睛，能够直观地感知视野范围内的所有事物，包括颜色、形状、动作等。通过与自动驾驶算法的配合，能够在复杂的图像信息中提取出关键的数据作为车辆行驶的参考。在这一感知层面特斯拉是最有象征性的代表，众所周知，特斯拉走的是纯视觉的技术路线，利用AI神经网络技术提升自动驾驶的能力。
 
在车载传感器中，超声波雷达是最常见的一种传感器，其具有价格低、探测距离远、穿透性强等特点，但在高速行驶和天气条件恶劣的情况下，会存在一定的局限性。超声波雷达多在泊车、定速巡航等领域进行测距使用。
 
毫米波雷达是在激光雷达尚未实现大规模量产前的一个良好的解决方案，毫米波雷达能够对多个待测目标发出连续的脉冲信号，并同时测量出目标当前的位置与速度信息，由于使用的是脉冲信号，受到外界的干扰环境较小，具有测量距离远，分辨率高等特点。随着近两年自动驾驶产业的加速发展，新型的4D毫米波雷达开始走进大家的视野，并跃至了风口之上。4D毫米波雷达能够通过点云方式增强环境测绘和场景感知的能力。
 
激光雷达技术是近两年来被炒得最为火热的一种感知技术，也是高阶自动驾驶不可或缺的技术之一。其实力也在国内首款搭载激光雷达量产车小鹏P5的记忆自动泊车功能中得以验证，激光雷达不仅克服了使用环境的限制，与毫米波雷达相比在探测距离与精度方面都有不小的提升，因此激光雷达也成为了高性能自动驾驶汽车的代表。如今激光雷达前装上车的方案已经非常明确，在去年除了小鹏P5，还有北汽极狐华为HI版、奥迪E-Tron等多款搭载激光雷达车型实现了小批量的交付，在接下来的这一年中，将会有搭载激光雷达的智驾车型陆续量产上市。
 
在自动驾驶的感知层面，除了这四大感知技术，还有哪些呢？请接着往下看。
 
补充视觉盲区，英飞凌为汽车感知装上“耳朵”
 
如果把上诉所说的四大感知技术比喻为人的眼睛，那么接下来所要介绍的这项感知技术可以视为人的耳朵。现阶段自动驾驶所使用的摄像头、雷达传感器以及激光雷达的探测范围都是有限的，待测目标必须要在传感器的覆盖范围内才能被感知，因此当待测目标与传感器之间存在遮挡物时就会存在视觉盲区，当被测物体出现时，给自动驾驶系统作出行为响应的时间已经不多。
 

图源：英飞凌

 
为解决这一客观存在的问题，去年5月，英飞凌和Reality AI开展了深入的合作，并推出了能为汽车带来听觉的高级感知解决方案。通过听觉感知，自动驾驶系统能够在视线感知信息尚未出现之前提前获得道路信息，以此保证自动驾驶的行车安全。
 
事实上，听觉与视觉在行车安全方面都同样的扮演着不可或缺的角色，在我们日常行车过程中主要还是通过视觉来观察道路情况，以听觉获取视线盲区的道路信息，例如通过分辨喇叭声或警笛声判断车辆信息，并做到听声辨位的效果。
 
英飞凌的汽车听觉方案，是由英飞凌提供硬件支持，Reality AI提供软件技术支持，基于XENSIV™ MEMS麦克风与AURIX™微控制器 (MCU）和汽车视听（SWS）系统构建而成的。
 
麦克风采用的是符合车规级标准的高性能数字型MEMS 麦克风IM67D130A ，该麦克风具备了67 dBSPL的高信噪比和低谐波失真的性能，通过这两大特性，从源头上避免了语音失真对识别系统带来的混淆，提高语音的清晰度。同时，其声学过载点为130 dBSPL，使得麦克风能够在嘈杂的行车环境中捕获到无失真的音频信号，为车辆听觉系统作强有力的支撑。由于IM67D130A是一款符合车规级标准的产品，能够承受住－40℃至105℃的工作环境温度变化，同时也能满足车辆的生命周期设计，从而避免了因元器件损坏而带来的维修成本问题。
 
在音频处理方面，主要是通过Reality AI提供的软件算法以及英飞凌的AURIX TC3x系列MCU实现，使用基于机器学习算法，对道路上的行人或车辆进行识别。通过机器学习还能精确地识别出不同国家或不同地区特殊车辆的警报器。值得一提的是该车辆听觉系统不仅可以在自动驾驶场景中使用，还可以内置于车辆的主要设备内部，通过声音比对，实现对设备实时状态的检测，当设备运行出现声响异常时能够及时作出预警。
 
结语
 
激光雷达、摄像头、雷达虽然为车辆提供了最基本的视觉保障，但这是远远不够的。如今汽车的隔音效果做得越来越好，驾驶员在车内甚至无法知道声音来源的方向，更无法及时地做出响应操作（自动驾驶同理），听觉系统的引入，能够更好地辨别声音来源，缩短道路信息传递的延迟，保证行车安全。