汽车传感器超强科普：一次性看懂各类传感器的优劣势及应用

来源 | 半导体行业观察

先进驾驶辅助系统（Advanced Driver Assistant System），简称ADAS，是利用安装于车上的各式各样的传感器， 在第一时间收集车内外的环境数据， 进行静、动态物体的辨识、侦测与追踪等技术上的处理， 从而能够让驾驶者在最快的时间察觉可能发生的危险， 以引起注意和提高安全性的主动安全技术。

汽车传感器装备的目的不同，可以分为提升单车信息化水平的传统微机电传感器（MEMS）和为无人驾驶提供支持的智能传感器两大类。MEMS 在汽车各系统控制过程中进行信息的反馈，实现自动控制，是汽车的“神经元”。而智能传感器则直接向外界收集信息，是无人驾驶车辆的“眼睛”。

1.汽车智能化的根基——传感器

传统传感器：各个系统控制过程依靠传感器，进行信息的反馈，实现自动控制工作，是汽车的“神经元”。汽车传统传感器依照功能可以分为压力传感器、位置传感器、温度传感器、加速度传感器、角速度传感器、流量传感器、气体浓度传感器和液位传感器等 8 类。汽车传感器主要应用于动力总成系统，车身控制系统以及底盘系统中。汽车传感器在这些系统中担负着信息的采集和传输功用，它采集的信息由电控单元进行处理后，形成向执行器发出的指令，完成电子控制。

智能传感器：智能传感器是无人驾驶车辆的“眼睛”。汽车正在向一台安全联网的自动驾驶机器人快速演进，进行环境感知、规划决策，最终实现安全抵达目的地。目前应用于环境感知的主流传感器产品主要包括激光雷达、毫米波雷达、超声波雷达和摄像头等四类。

2.MEMS 传感器：汽车微感官

3.智能传感器：自动驾驶核心

77 GHz 在性能和体积上都更具优势。目前车载雷达的频率主要分为 24GHZ 频段和77GHZ 频段。与 24GHz 毫米波雷达相比，77GHz 的距离分辨率更高，体积更是小了三分之一。2018 年，中国新车评价规程（C-NCAP）将自动紧急制动系统（AEBS）纳入评分体系，从而将带动 77GHz 毫米波雷达在未来的市场需求。而从长远来看，77GHz毫米波雷达的体积更小、探距更长，使得其较 24GHz 毫米波雷达将具备更大的市场空间。

24GHz 与 77GHz 毫米波雷达兼备于 ADAS 的长短距检测。毫米波雷达因其硬件体积小，且不受恶劣天气影响，被广泛应用在 ADAS 系统之中。24GHz 目前大量应用于汽车的盲点监测、变道辅助。雷达安装在车辆的后保险杠内，用于监测车辆后方两侧的车道是否有车、可否进行变道。77GHz 雷达在探测精度与距离上优于 24GHz 雷达，主要用来装配在车辆的前保险杠上，探测与前车的距离以及前车的速度，实现的主要是紧急制动、自动跟车等主动安全领域的功能。完全实现 ADAS 各项功能一般需要“1长+4 中短”5 个毫米波雷达，奥迪 A8 搭载 5 个毫米波雷达（1LRR+4MRR），奔驰 S 级搭载 6 个毫米波雷（1LRR+6SRR）。目前 77GHz 的毫米波雷达系统单价在 1000元左右，24GHz 毫米波雷达单价在 500 元左右。

自动泊车普及激发超声波雷达需求。超声波雷达一般安装在汽车的保险杠或者侧面，前者称为 UPA，一般用于测量汽车前后障碍物，后者称为 APA，用于测量侧方障碍物。APA 超声波传感器是自动泊车辅助系统的核心部件，探测距离较远，可用作探测车位宽度，获得车位尺寸及车辆的位置信息。超声波雷达主要应用于倒车雷达，以及自动泊车系统中近距离障碍监测。倒车雷达已经由高端车型下沉到中低端车型，渗透率较高，前装率达 80%左右。

4.多传感器融合是必然趋势

环境感知传感器是汽车的眼睛，毫米波雷达综合优势突出。智能化时代背景下，环境感知显得尤为重要，不同传感器的原理和功能各不相同，在不同的场景里发挥各自的优势，难以相互替代。毫米波雷达综合优势突出，有望率先成为 ADAS 系统主力传感器。

总的来说，ADAS 采用的传感器主要有摄像头、雷达、激光和超声波等，可以探测光、热、压力或其它用于监测汽车状态的变量， 通常位于车辆的前后保险杠、侧视镜、驾驶杆内部或者挡风玻璃上。ADAS内每一类子系统在运作时，都离不开信息的搜集、处理与判断，以及判断完毕后系统给予车体指令，使汽车进行不同动作等各阶段。在这样的流程中，雷达和摄影机等传感器，以及MCU或影像处理IC等处理器，就成了最主要的使用元件。在通往L5级别自动驾驶的道路上，ADAS系统的成熟与完善是基本保障。

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