傳感器和電感器器件在高級駕駛輔助系統(tǒng)中的應(yīng)用

先進駕駛輔助系統(tǒng)(Advanced Driver Assistant System)，簡稱ADAS，是利用安裝于車上的各式各樣的傳感器， 在第一時間收集車內(nèi)外的環(huán)境數(shù)據(jù)， 進行靜、動態(tài)物體的辨識、偵測與追蹤等技術(shù)上的處理， 從而能夠讓駕駛者在最快的時間察覺可能發(fā)生的危險， 以引起注意和提高安全性的主動安全技術(shù)。

汽車傳感器裝備的目的不同，可以分為提升單車信息化水平的傳統(tǒng)微機電傳感器(MEMS)和為無人駕駛提供支持的智能傳感器兩大類。MEMS 在汽車各系統(tǒng)控制過程中進行信息的反饋，實現(xiàn)自動控制，是汽車的“神經(jīng)元”。而智能傳感器則直接向外界收集信息，是無人駕駛車輛的“眼睛”。

汽車智能化的根基——傳感器

傳感器是汽車電子控制系統(tǒng)的信息來源，是車輛電子控制系統(tǒng)的基礎(chǔ)關(guān)鍵部件。傳感器通常由敏感元件、轉(zhuǎn)換元件和轉(zhuǎn)換電路組成，其中敏感元件是指傳感器中能直接感受或響應(yīng)被測量的部分，轉(zhuǎn)換元件是將上述非電量轉(zhuǎn)換成電參量，轉(zhuǎn)換電路的作用是將轉(zhuǎn)換元件輸出的電信號經(jīng)過處理轉(zhuǎn)換成便于處理、顯示、記錄和控制的部分。從目前汽車傳感器裝備的目的不同，可以分為提升單車信息化水平的傳統(tǒng)微機電傳感器和為無人駕駛提供支持的智能傳感器兩大類。

汽車傳感器的構(gòu)成傳統(tǒng)傳感器：各個系統(tǒng)控制過程依靠傳感器，進行信息的反饋，實現(xiàn)自動控制工作，是汽車的“神經(jīng)元”。汽車傳統(tǒng)傳感器依照功能可以分為壓力傳感器、位置傳感器、溫度傳感器、加速度傳感器、角速度傳感器、流量傳感器、氣體濃度傳感器和液位傳感器等 8 類。汽車傳感器主要應(yīng)用于動力總成系統(tǒng)，車身控制系統(tǒng)以及底盤系統(tǒng)中。汽車傳感器在這些系統(tǒng)中擔負著信息的采集和傳輸功用，它采集的信息由電控單元進行處理后，形成向執(zhí)行器發(fā)出的指令，完成電子控制。

傳統(tǒng)傳感器分類智能傳感器：智能傳感器是無人駕駛車輛的“眼睛”。汽車正在向一臺安全聯(lián)網(wǎng)的自動駕駛機器人快速演進，進行環(huán)境感知、規(guī)劃決策，最終實現(xiàn)安全抵達目的地。目前應(yīng)用于環(huán)境感知的主流傳感器產(chǎn)品主要包括激光雷達、毫米波雷達、超聲波雷達和攝像頭等四類。

智能傳感器分類

MEMS 傳感器：汽車微感官

MEMS 傳感器是在半導體制造技術(shù)基礎(chǔ)上發(fā)展起來，采用微電子和微機械加工技術(shù)制造出來的新型傳感器。MEMS 傳感器廣泛應(yīng)用于電子車身穩(wěn)定程序(ESP)、防抱死(ABS)、電控懸掛(ECS)、胎壓監(jiān)控(TPMS) 等系統(tǒng)。其中，壓力傳感器、加速計、陀螺儀與流量傳感器是汽車中使用最多的 MEMS 傳感器，占汽車 MEMS 系統(tǒng)的 99%。

MEMS 應(yīng)用廣泛

MEMS 傳感器價值較為集中MEMS 具有較為明顯的優(yōu)勢，是未來構(gòu)筑物聯(lián)網(wǎng)感知層傳感器的主要選擇之一，其優(yōu)勢主要體現(xiàn)在：1)微型化、2)硅基加工工藝、3)批量生產(chǎn)、4)集成化。1)微型化：MEMS 器件體積小，單個尺寸以毫米甚至微米作為計量單位，重量輕，耗能低。MEMS 更高的表面體積比(表面積比體積)可以提高表面?zhèn)鞲衅鞯拿舾谐潭取?)批量生產(chǎn)：以單個 5mm5mm 尺寸的 MEMS 傳感器為例，用硅微加工工藝在一片 8英寸的硅片晶元上可同時切割出大約 1000 個 MEMS 芯片，批量生產(chǎn)可大大降低單個MEMS 的生產(chǎn)成本 。3)集成化：一般來說，單顆 MEMS 往往在封裝機械傳感器的同時，還會集成 ASIC芯片，控制 MEMS 芯片以及轉(zhuǎn)換模擬量為數(shù)字量輸出。

MEMS 與 ASIC 芯片集成化封裝

MEMS 可批量生產(chǎn)降低制造成本國外大廠壟斷 MEMS 傳感器市場，市場集中度較高。根據(jù) HIS Automotive 統(tǒng)計,2017年全球 MEMS 前三大供應(yīng)商(博世、森薩塔、恩智浦)占據(jù)了 57%的市場份額，其中博世占據(jù)鰲頭，2017 年市占率達到 33.62%，森薩塔市占率達到 12.34%，恩智浦市占率達到 11.91%。電裝(8.94%)、亞德諾(8.51%)、松下(7.45%)、英飛凌(7.23%)等廠商也占有一定份額。國外大廠產(chǎn)品線廣、技術(shù)領(lǐng)先、客戶眾多、形成較高的進入門檻。MEMS 傳感器的研發(fā)難度及其制造工藝的復雜性是形成行業(yè)壁壘的主要原因。Invensense、英飛凌等國外廠商擁有 2 到 3 條產(chǎn)品線，博世、電裝、意法半導體等 MEMS 產(chǎn)品線超過 4 條。相比之下，小供應(yīng)商很難在較短時間內(nèi)實現(xiàn)大批量生產(chǎn)制造，因此排名靠前的大供應(yīng)商市場份額相對穩(wěn)定，市場集中度較高。

MEMS 傳感器裝配量和價值量與其裝配車型價位成正比。目前平均每輛汽車包含 24個 MEMS 傳感器，而在高檔汽車中，大約會采用 25-40 個 MEMS 傳感器。例如 BMW高端車型僅發(fā)動機就可以用到 20-40 個傳感器，而入門級車型僅 5 個左右。常用 MEMS傳感器后裝單車價值在 2000-20000 元不等;合資車通常不低于 4000 元，而自主品牌僅 2000 元左右，高端車型約為 10000-20000 元。 預計到 2019 年 MEMS 傳感器市場規(guī)模可達到 420.13 億元;隨著智能化和電動化的提升，2020 年和 2021 年市場規(guī)?？煞謩e達到 446.21 億元，472.27 億元，2015-2021 年復合增速為 6.5%。

智能傳感器：自動駕駛核心

毫米波雷達:ADAS 系統(tǒng)核心傳感器

毫米波雷達是指利用波長 1-10nm，頻率 30GHZ-300GHZ 的毫米波，通過測量回波的時間差算出距離。毫米波雷達始用于軍事領(lǐng)域，隨著技術(shù)水平的提升，開始逐漸應(yīng)用于汽車領(lǐng)域。毫米波雷達的優(yōu)勢主要為以下 3 個方面：1)探測性能穩(wěn)定、作用距離較長、環(huán)境適用性好。2)與超聲波雷達相比，體積小、質(zhì)量輕和空間分辨率高的特點。3)與光學傳感器相比，毫米波雷達穿透霧、煙、灰塵的能力強，具有全天候全天時的特點。但也存在著成本較高，對行人的識別較為困難等不足之處。毫米波雷達優(yōu)劣勢77 GHz 在性能和體積上都更具優(yōu)勢。目前車載雷達的頻率主要分為 24GHZ 頻段和77GHZ 頻段。與 24GHz 毫米波雷達相比，77GHz 的距離分辨率更高，體積更是小了三分之一。2018 年，中國新車評價規(guī)程(C-NCAP)將自動緊急制動系統(tǒng)(AEBS)納入評分體系，從而將帶動 77GHz 毫米波雷達在未來的市場需求。而從長遠來看，77GHz毫米波雷達的體積更小、探距更長，使得其較 24GHz 毫米波雷達將具備更大的市場空間。毫米波雷達 24GHz 和 77GHz 比較24GHz 與 77GHz 毫米波雷達兼?zhèn)溆?ADAS 的長短距檢測。毫米波雷達因其硬件體積小，且不受惡劣天氣影響，被廣泛應(yīng)用在 ADAS 系統(tǒng)之中。24GHz 目前大量應(yīng)用于汽車的盲點監(jiān)測、變道輔助。雷達安裝在車輛的后保險杠內(nèi)，用于監(jiān)測車輛后方兩側(cè)的車道是否有車、可否進行變道。77GHz 雷達在探測精度與距離上優(yōu)于 24GHz 雷達，主要用來裝配在車輛的前保險杠上，探測與前車的距離以及前車的速度，實現(xiàn)的主要是緊急制動、自動跟車等主動安全領(lǐng)域的功能。完全實現(xiàn) ADAS 各項功能一般需要“1長+4 中短”5 個毫米波雷達，奧迪 A8 搭載 5 個毫米波雷達(1LRR+4MRR)，奔馳 S 級搭載 6 個毫米波雷(1LRR+6SRR)。目前 77GHz 的毫米波雷達系統(tǒng)單價在 1000元左右，24GHz 毫米波雷達單價在 500 元左右。

毫米波雷達在 ADAS 系統(tǒng)中的應(yīng)用毫米波雷達關(guān)鍵技術(shù)被外商壟斷，集中度較高。在全球毫米波雷達市場上，占主導地位的是德國、美國、日本等國家。目前毫米波雷達技術(shù)主要由大陸、博世、電裝、奧托立夫、Denso、德爾福等傳統(tǒng)零部巨頭所壟斷;其中，77GHz 毫米波雷達技術(shù)被壟斷于博世、大陸、德爾福、電裝、TRW、富士通天、Hitachi 等公司手中。2016年，博世和大陸全球毫米波雷達市場占有率均為 17%，并列第一;電裝、海拉并列第二，市場份額為 11%，采埃孚占據(jù) 8%，德爾福占據(jù) 6%，奧托立夫占據(jù) 4%。前七大供應(yīng)商巨頭市場占有率達到 73%。

毫米波雷達海外主要供應(yīng)商及產(chǎn)品國內(nèi)毫米波雷達依賴進口，受限國外技術(shù)封鎖，24GHz 毫米波雷達是主流方向。目前中國市場中高端汽車裝配的毫米波雷達傳感器全部都依賴國外進口，市場被美、日、德企業(yè)壟斷，價格昂貴，并采取了技術(shù)封鎖，自主可控迫在眉睫。國內(nèi)自主車載毫米波雷達產(chǎn)品總體仍處于研制階段?？紤]到研發(fā)成本和 77GHz 開發(fā)技術(shù)受限，目前國內(nèi)廠商對于毫米波雷達的研發(fā)方向集中于 24GHz。國內(nèi)市場上，24GHz 毫米波雷達的產(chǎn)品體系已經(jīng)相對成熟，供應(yīng)鏈已經(jīng)相對穩(wěn)定，24GHz 的核心芯片能從英飛凌、飛思卡爾等芯片供應(yīng)商獲得。據(jù)麥姆斯咨詢研究表明，2016 年中國汽車預裝毫米波雷達的數(shù)量達到 105 萬個，其中 24GHz 雷達占比 63.8%，77GHz 雷達占比 36.2%。

隨著人們對駕駛安全意識的提高和尖端技術(shù)的發(fā)展，越來越多的車輛配備了先進的輔助駕駛系統(tǒng)(ADAS)，其精度更高，價格更低。本文對該領(lǐng)域的最新進展要求對ADAS的傳統(tǒng)知識、最新研究以及在現(xiàn)實世界中的新應(yīng)用進行綜述。這個領(lǐng)域的新手可以更容易地獲得基本知識，其他研究人員可能會受到啟發(fā)，了解未來潛在的發(fā)展可能性。本文通過分析ADAS的硬件支持和計算算法，對其進行了概述。

從內(nèi)部特征分類、安裝位置、支持ADAS功能以及優(yōu)缺點等方面介紹了不同類型的感知傳感器，從不同傳感器的固有特性和每個ADAS功能的具體用途，總結(jié)和說明了不同傳感器之間的比較，本文從傳統(tǒng)方法和新思想兩個方面收集并簡要介紹了ADAS函數(shù)的現(xiàn)有算法。此外，本文還回顧了不同研究機構(gòu)對ADAS定義的討論，并著重介紹了中國ADAS未來的研究方向。

自動駕駛(AD)的發(fā)展是為了滿足現(xiàn)實生活中對輔助駕駛的需求，根據(jù)自動駕駛的執(zhí)行過程，自動駕駛的體系結(jié)構(gòu)可分為：

環(huán)境感知

行為規(guī)劃

運動控制

基于自動駕駛的實施和駕駛行為的責任，美國汽車工程師學會(SAE)發(fā)布了一個分類法，并將自動駕駛從0級(完全的人類控制)劃分為5級(完全的自動駕駛)。根據(jù)SAE的分類，ADAS僅達到2級，其職責包括檢測車輛周圍環(huán)境、向駕駛員發(fā)出緊急警告以及執(zhí)行一個或多個簡單的控制功能，例如速度控制和自適應(yīng)、緊急制動等。目前，一些研究機構(gòu)實現(xiàn)了三級功能的自動駕駛，大多數(shù)商用車僅支持二級以下的自動駕駛，以輔助人類駕駛。換句話說，現(xiàn)有的自動駕駛實現(xiàn)主要達到ADA級別，因此，有必要對ADAS進行詳細介紹，并總結(jié)當前應(yīng)用的ADAS功能和實現(xiàn)，ADAS作為嵌入商用車輛中最重要的系統(tǒng)之一，致力于減少人為錯誤，避免潛在交通事故的數(shù)量和嚴重事故，根據(jù)2019-2020MWL相關(guān)開放式安全建議的總結(jié)，消除了干擾，實施了一項全面的戰(zhàn)略，以減少超速相關(guān)碰撞，在所有新的公路車輛中增加防撞系統(tǒng)的實施，減少疲勞相關(guān)事故，都是交通安全改進的十大目標，事實上，上述所有要求都可以是ADAS的組成部分。

A.激光雷達

激光雷達是自動駕駛汽車發(fā)展的重要組成部分，它主要用于實時鄰近區(qū)域的感知和高分辨率建圖，激光雷達傳感器的相關(guān)ADAS功能，主要包括用于感知和定位的功能。

在ADAS中，激光雷達傳感器最重要的作用是用于目標檢測，例如，防撞、行人檢測和泊車輔助。用于近距離感知，如前向防撞系統(tǒng)的激光雷達使用廉價的低距離和低分辨率版本來測量1到10米之間的距離，在一些低速場景中實施，如停車輔助和緊急制動輔助，這些都是“城市安全”和“城市停車”等商用車開發(fā)計劃中的關(guān)鍵功能。對于遠距離檢測，如行人識別和目標跟蹤，激光雷達可以提供精確的距離信息和更大的視野，因為發(fā)射的激光在反射前可以達到200米，并且它構(gòu)建的3D點云有助于更好地分割。該傳感器可以區(qū)分車輛需要停車的障礙物(如正在過街的行人)和車輛不需要停車的障礙物。激光雷達傳感器在ADAS中的另一個常見用途是定位，基于激光雷達的定位方法提供了測量精度和易處理性，激光雷達測量的環(huán)境反射強度分布可以在環(huán)境中建立三維目標圖像，并對其進行進一步處理，用于目標識別或運動預測。目前，激光雷達傳感器安裝在車輛周圍或車輛上方。

激光雷達是在光線條件較差的ADAS系統(tǒng)中一種成熟傳感器，與傳統(tǒng)雷達傳感器相比，激光雷達使用更短的波長和優(yōu)越的波束特性，為3D成像和點云生成提供了更合適的選擇，然而，激光雷達在惡劣天氣條件下(如大雨、大雪或大霧)可能會表現(xiàn)出不良行為，因為這類天氣會影響光的反射和折射，目前的激光雷達傳感器價格昂貴，這也影響了其在ADAS市場的商業(yè)推廣，盡管上述傳統(tǒng)的機電激光雷達能夠在相當長的范圍內(nèi)旋轉(zhuǎn)和掃描周圍環(huán)境，但它們設(shè)計龐大，銷售昂貴。在這種情況下，一些其他最先進的方法，如固態(tài)激光雷達問世，并將激光雷達傳感器的構(gòu)造集成到一個芯片上。由于不涉及移動機械部件，因此它在振動方面更具彈性，在結(jié)構(gòu)上節(jié)省空間，甚至具有更高的分辨率和掃描速度。

B.相機

由于相機對環(huán)境的大范圍的感知和可接受的價格，攝像頭是ADAS的主要傳感器之一。攝像機能夠同時獲取所有物體的紋理和顏色，因此特別適合于路面檢測和交通信號檢測，如果成對使用，可以作為立體視覺系統(tǒng)，相機系統(tǒng)還能夠測量距離，可以進一步處理距離以進行定位和建圖，根據(jù)攝像頭在車內(nèi)的位置，可以將其歸納為車外攝像頭和車內(nèi)攝像頭，分別關(guān)注周圍環(huán)境感知和駕駛員狀態(tài)檢測，外部攝像頭可細分為前置攝像頭和環(huán)視攝像頭，用于不同的ADAS功能。前攝像頭通常安裝在擋風玻璃頂部的后面，提供遠距離能見度，以檢測前方情況和遠處物體，許多基本的ADAS功能都是基于前置攝像頭實現(xiàn)的，前向碰撞警告是最基本的輔助應(yīng)用程序之一，它使用前置攝像頭檢測障礙物，優(yōu)化其相對位置，并將其分類為汽車、軌道或行人。交通標志識別通過攝像頭的顏色和形狀識別功能向駕駛員告知當前的速度限制、道路規(guī)則和警告。

車道偏離警告(LDW)通過實時捕獲地面信息并使用計算機視覺算法識別車道標記，都由前置攝像頭實現(xiàn)，這些特性可以在機械結(jié)構(gòu)的幫助下進一步應(yīng)用于車道保持系統(tǒng)和車道保持輔助功能，安裝在車輛周圍的環(huán)視攝像頭通常是近程攝像頭，提供360?鳥瞰圖對于汽車而言，環(huán)視圖系統(tǒng)傳感器套件通常由四個廣角攝像頭組成，安裝在前保險杠、后保險杠和兩側(cè)后視鏡下的另外兩個攝像頭[29]。這種相機的幀速率很低，在這種情況下，它是為停車等低速情況而設(shè)計的，在圖像幾何和光度校準后，將有一個鳥瞰視圖，為駕駛員提供泊車輔助功能，此外，通過檢測接近車輛的周圍物體，環(huán)視圖系統(tǒng)還具有盲點監(jiān)控功能，車內(nèi)攝像頭通常安裝在儀表盤的頂部，用于檢測駕駛員的頭部姿勢并跟蹤眼睛信息，以監(jiān)控駕駛員的狀態(tài)，當駕駛員頭部發(fā)生異常變化或駕駛員的視線不向前時，它被設(shè)計用于識別駕駛員的狀態(tài)，以實現(xiàn)駕駛員睡意檢測，車內(nèi)攝像頭的高級功能是區(qū)分司機是否喝醉，這對道路安全有著至關(guān)重要的貢獻。

除了上面提到的傳統(tǒng)單目相機外，還有一些特殊功能的相機，當攝像機成對使用時，由于兩個攝像機圖像之間的透視差異，可以在20-30米的范圍內(nèi)測量前方物體的運動及其距離。因此，在汽車制造業(yè)中，立體攝像機可以作為激光雷達傳感器的替代品，價格更低，視野更小，熱相機也廣泛應(yīng)用于ADAS。它可以探測到任何產(chǎn)生或包含熱量的東西，這些熱量在夜視或惡劣天氣條件下表現(xiàn)出色。此外，在白天駕駛時，借助熱攝像頭，可以更好地處理圖像捕獲，以減少可見攝像頭的冗余，由于許多原因，攝像頭被廣泛應(yīng)用于ADAS功能中，它體積小，安裝自由度高，由于攝像頭具有顏色捕捉能力，可以通過較少的后期處理來區(qū)分特定的對象識別，如交通信號燈和手勢。此外，在深度學習的支持下，攝像頭采集的高分辨率圖像可以更好地呈現(xiàn)周圍的信息，由于傳統(tǒng)的單目攝像機對光照和天氣條件敏感，因此攝像機傳感器仍然存在一些弱點，而這種信息的提取需要復雜而繁重的計算過程。

C.雷達

雷達作為ADAS套件中的標準配置，是所有感知硬件中應(yīng)用于車輛上的第一個傳感器，它通過發(fā)射電磁波和接收反射波，在距離測量和相對速度檢測中發(fā)揮著重要作用。近年來，雷達通常與攝像頭或激光雷達結(jié)合使用，以彌補盲點或環(huán)境條件造成的損失，確保駕駛安全和乘坐舒適性，它可以分為短程、中程和遠程，安裝在不同的位置，以實現(xiàn)不同的ADAS功能，遠程雷達，能夠探測200米以內(nèi)的物體，總是安裝在前保險杠的中間，它可以在10-250米的范圍內(nèi)，在±15米的范圍內(nèi)進行探測識別多個目標，特別適用于遠距離前方障礙物檢測和避碰。由于遠程障礙物識別的能力為制動準備了足夠的范圍和時間，因此它被用于自動緊急制動和交通擁堵輔助等ADAS，從而保證高速安全。通過測量電磁波的反射，雷達還可以幫助計算相對速度，從而確保自適應(yīng)巡航控制(ACC)功能，中程雷達，視野約60米±40米,適用于行人檢測和盲點警告BSW，它對稱安裝在每個前照燈下方，用于監(jiān)控車輛后面或旁邊的環(huán)境。在這種情況下，中程雷達用于車道偏離輔助系統(tǒng)，通過檢測主車輛周圍的盲點并在后視鏡中警告駕駛員，當自行車或行人從盲點接近車輛時，它也可用于交叉交通警報系統(tǒng)，雷達中視野最廣的是短程雷達。它能夠在0.5-20米范圍內(nèi)進行探測，探測范圍為±80米?.大多數(shù)短程雷達安裝在前后保險杠的拐角處，有些車輛甚至在車門兩側(cè)安裝短程雷達。近距離雷達的主要ADAS功能是支持停車輔助系統(tǒng)，以便在從停車位倒車時提醒駕駛員。作為ADAS系統(tǒng)的關(guān)鍵傳感器，雷達以合理的價格顯示出獨特的性能。它對惡劣環(huán)境具有很強的魯棒性，對光線或天氣變化不敏感，由于多普勒效應(yīng)，雷達信號更容易區(qū)分靜止物體和運動物體，與激光雷達相比，它具有更好的探測能力，因為電磁波可以穿透許多障礙物，并反饋更多的環(huán)境信息，另一方面，汽車雷達的信號通常是低分辨率的，這使得目標分類具有挑戰(zhàn)性。由于反射過程的原因，在曲面對象表示中可能會不準確，并且在多徑反射中可能會丟失信號，隨著ADAS系統(tǒng)的快速發(fā)展和智能車輛的普及，同頻雷達信號干擾問題也引起了廣泛關(guān)注，這也是亟待解決的問題之一。

顯示每輛汽車可能有多達六個攝像頭。這些攝像頭需要高動態(tài)范圍和快速響應(yīng)時間以及出色的弱光靈敏度。為了滿足這些要求，設(shè)計人員必須避免圖像傳感器在高溫下長時間運行。

汽車攝像頭通常是小型 (1.4in3) 封閉立方體，沒有主動冷卻功能，因而非常容易積累熱量和快速升溫。圖像傳感器的額定工作溫度通常為 –40°C 至 125°C(結(jié)溫)和 –40°C 至 105°C(環(huán)境溫度)。如果達到這些范圍的上限或下限，電子控制單元 (ECU) 將不得不降低進入圖像傳感器的功率或?qū)鞲衅魍耆P(guān)閉，直到溫度恢復到正常工作條件為止。因此，準確獲取攝像頭的溫度非常重要。

圖像傳感器通常采用嵌入式溫度傳感器，其誤差范圍為 ±6°C。這么大的誤差意味著 ECU 可能會通過提前或延后關(guān)閉來限制攝像頭的使用。這些錯誤計算可能會對圖像傳感器造成損壞，暫時限制 ADAS 功能，直到它得到維護為止。

解決方案是添加一個獨立的溫度傳感器，該傳感器可提供誤差小于 ±1°C 的準確溫度測量值。

雷達

毫米波 (mmWave) 傳感器的接收器 (RX) 靈敏度、增益、輸入噪聲甚至輸出發(fā)射器 (TX) 功率都可能隨溫度而變化。在圖 3 中，主機處理器嘗試通過在運行期間定期調(diào)整電路配置，來減輕溫度變化帶來的影響，以使 RX 增益和 TX 功率盡量接近所配置的設(shè)置水平。

之所以需要高精度溫度測量，是因為要盡可能在更大限度地提高雷達性能和防止因高溫而產(chǎn)生熱損壞之間取得平衡。為了達到這種平衡，雷達傳感器必須在溫度限值附近工作，同時能夠在盡可能接近限值時可靠地關(guān)閉。實現(xiàn)這一點可能很難，因為：

OEM 開始要求更高的環(huán)境溫度。

為了降低成本，制造商開始使用塑料模塊外殼而不是金屬外殼。金屬是更好的導熱體，通常用作散熱器以散發(fā)模塊內(nèi)部產(chǎn)生的熱量。

雷達芯片功耗高，會造成自發(fā)熱。

雷達芯片上的嵌入式溫度傳感器誤差范圍最高可達到 ±7°C，這限制了雷達芯片的性能。由于此誤差，穩(wěn)妥起見，您必須在距離工作限值 ±7°C 時關(guān)斷以防止損壞。

如今，設(shè)計人員的目標是讓雷達芯片內(nèi)部裸片溫度的溫度精度達到 ±1°C。為此，您可以使用兩個獨立的溫度傳感器測量溫差，或者使用雷達芯片下方的超薄溫度傳感器，例如 TMP114。

激光雷達

激光雷達傳感器可以捕獲短距離、中距離和遠距離數(shù)據(jù)，提供深入的點云，作為實現(xiàn) ADAS 功能安全性的關(guān)鍵元件。激光雷達包含激光陣列、飛行時間 (ToF) 傳感器和控制器，所有這些都需要進行溫度補償以保持其性能。溫度變化會影響激光雷達距離測量，并且在 70°C 以上時，激光陣列的性能可能會下降。ToF 傳感器具有高功耗，這會導致自發(fā)熱，并且在 105°C 左右控制器往往需要降低其時鐘頻率或完全關(guān)閉以防止熱失控。

激光雷達系統(tǒng)的一個重要設(shè)計考慮因素是目標汽車安全完整性等級 (ASIL)。

激光雷達和攝像頭模塊都有可能會破裂的透鏡，因此可能會因潮濕而損壞內(nèi)部的光學元件。汽車級濕度傳感器(如 HDC3020-Q1)可測量相對濕度和溫度。它可以檢測水分(這可能表示發(fā)生泄漏)并計算何時超過露點(這會導致透鏡上出現(xiàn)冷凝)，從而允許系統(tǒng)通知用戶采取糾正措施。

如何選擇溫度傳感器

在評估您的下一個溫度傳感器時，請考慮其最大精度、是否需要警報或其他功能以及您的通信渠道。例如，如果沒有任何可用的 ADC 通道(通常存在于環(huán)視和低端駕駛員監(jiān)控攝像頭中)，那么您可以將數(shù)字溫度傳感器連接到 FPD-Link 串行器的 I2C 或 SPI 通道。如果您只是想要具有遲滯功能的閾值警報，則可以使用連接到通用輸入/輸出的溫度開關(guān)。當您確實有可用的 ADC 通道時，模擬溫度傳感器的輸出電壓與溫度成正比，而不會像分立熱敏電阻解決方案那樣受外部元件容差的影響。如果您確實需要熱敏電阻，可以考慮硅基線性熱敏電阻，它可以解決負溫度系數(shù) (NTC) 熱敏電阻存在的精度和可靠性問題，同時保持其低成本和小尺寸的優(yōu)勢。