自动驾驶中,最关键的传感检测技术有哪些？
自动驾驶车辆有望实现预测性驾驶。为此，车辆必须具备远超我们人类的检测感知能力，我们需要检测自动驾驶车辆外部环境的三种关键技术：雷达、激光雷达和高性能惯性MEMS IMU。
微波雷达
雷达目前大量用在高级驾驶员辅助系统中，例如碰撞预警和缓冲刹车、盲点检测、车道变换辅助等，然而高性能雷达技术对传统的微波信号链技术能力有极高的要求。有意思的是，根据 ADI 官方数据，新近生产的全部雷达模块中大约 50% 含有 ADI 公司技术。这家在四年前将微波射频领头羊公司讯泰（Hittite）成功纳入囊中的模拟半导体技术巨头，在汽车雷达领域有 15 年的记录，现正在开发打造创新的以“Drive360”命名的雷达技术平台，以提供最高水平的性能和距离分辨率。除了成熟的 24GHz 微波雷达技术，还支持 76 GHz 至 81 GHz 的完整频段，使其长期可用。
Drive360 雷达围绕 28nm CMOS技术构建，这是目前 ADI 在业界率先强调的工艺技术节点，据称这使雷达平台能提供最高程度的数字信号处理集成灵活性，同时 ADI 丰富的RF IP支薯桥持实现高度差异化的波形和算法。按 ADI 公开的资料表示，采用 Drive360 雷达的产品将能可靠地检测形状更小、移动速度更快、如手距离更远的物体（如摩托车、行人、动物等），以在关键时刻避免伤亡。
雷达、激光雷达和惯性MEMS IMU组成未来自动驾驶技术的“铁三角”
激光雷达
雷达在未来的全天候自动驾驶应用中居于支配地位，但它只是瞬间决策解决方案的一部分。还需要其他传感器，例如摄像头和激光雷达（LiDAR，激光探测与测距）。与成熟的微波雷达技术相比，雷达所占成本只是激光雷达当前的成本很小一部分。
业界公认的最先成熟将激光雷达应用在汽车上的是美国Velodyne公司，其第一台激光雷达直径达到 30 英寸、重量接近 100 磅。2007 年其开发的激光雷达系统收费还高达 8 万美元。2010 年谷歌推出无人驾驶汽车项目的“车顶花盆”据称采用了 Velodyne 生产的 64 线激光雷达传感器，成本约为 7.5 万美元，其成本占到一辆谷歌无人车近一半。
作为传统微波技术的领头数橡猛羊，ADI 也将激光雷达作为其整体 Drive360自主驾驶解决方案战略的关键支柱。激光雷达利用光脉冲将物理世界以高的置信水平实时转化为 3D 数字图像。传统激光雷达系统（现今主要用于测试车辆）非常昂贵。除此之外，它们外观很难看，并且由机械组件构成，可能导致系统停机。ADI 正在大量投资开发经济高效的真正纯固态激光雷达技术以促进汽车激光雷达系统的主流采用，并让汽车供应商和 OEM 能够在客运车辆中部署基于激光雷达的 ADAS 和自主驾驶应用。
激光雷达是一个飞速发展的领域，其探测范围和精度对于解决一些最困难的 ADAS 挑战至关重要。ADI 公司目前聚焦于固态激光雷达设计，据称其材料与计算机显示器中扫描光线所用的材料相同，将经济有效的设计消除常规产品中的活动部件，克服当前激光雷达系统成本高昂的问题，并提高可靠性。在范围、分辨率、帧速率和功耗等关键性能指标方面，它也将有改善。
惯性测量单元
全球主流的导航采用GPS或者中国发展北斗卫星定位系统，但这些卫星导航技术也有它本身劣势，比如信号差、有误差、更新频率低等问题，所以仅靠GPS无法满足自动驾驶的定位需求，需要一种更好的设备来弥补GPS的不足。而MEMS惯性测量单元（IMU）拥有更高的更新频率，而且不受信号影响，可以很好与GPS形成互补。
惯性测量单元，通常由陀螺仪、加速度计和算法处理单元组成，通过对加速度和旋转角度的测量得出自体的运动轨迹，在导航中有着很重要的应用价值。我们把传统的IMU和与车身、GPS等信息融合的算法组合在一起的系统称为广义的、针对自动驾驶的 IMU。
除了检测周围环境之外，自动驾驶车辆还需要能在各种气候条件下感受路况并做出响应。ADI公司的惯性MEMS将多轴加速度计和陀螺仪与处理和校准功能集成在单个封装中。IMU连同板载ADAS和卫星定位输入，提供精确的车辆位置和航向画面，同时抑制正常驾驶产生的冲击和振动。
目前的GPS有很多时候是精度不够准确或者无效的，例如在隧道中经常因为信号不好无法使用，或者在市中心的高楼里GPS信号容易被折射反射。这个时候IMU就可以增强GPS的导航能力。例如，在车道线识别模块失效时，利用失效之前感知到的道路信息和IMU对汽车航迹的推演，仍然能够让汽车继续在车道内行驶。
此外，GPS更新频率过低（仅有10Hz）不足以提供足够实时的位置更新，IMU的更新频率可以达到100Hz或者更高完全能弥补GPS所欠缺的实时性，GPS/IMU组合系统通过高达100Hz频率的全球定位和惯性更新数据，可以帮助自动驾驶完成定位。通过整合GPS与IMU，汽车可以实现既准确又足够实时的位置更新。
小鹏P7的自动驾驶传感器技术如何
小鹏P7在自动驾驶方面，可以说是造车新势力之地规妒跑商花倒药众细侵秀。其自动驾驶辅助系统，如今可以实现L3级自动驾驶功能，作为小鹏汽车最新旗舰，即将上市的小鹏P7同样成为了该系统的首搭车型。XP呼顾延烟探ILOT自动驾驶辅助系统进一步实现了本土化升级，在城市内，开启了防加塞功能，360问答保情绪与行车都足够的稳定，另外在高速公路行车时，小鹏故北P7也实现了L3级的自动辅助驾驶，在定速航状态下，主动寻找思研哥准限形古海最佳车道，无需人工干预变到。同时小鹏P7还会记住车主常用的车位，从而实现最后一公里的自动泊车。
加速度传感器选型技巧
一、加速度计选型技巧
加速度计因其频响宽、动态范围大、可靠性高、使用方便，受到广泛应用。用户作通用振动、冲击测量时，主要关心的技术指标为:灵敏度、频率范围，内部结构，现场环境和与后续仪器配置等。
1、灵敏度的选择
扬州晶明的产品介绍给出了参考量程范围，目的是让用户在众多不同灵敏度的加速度计中能方便地选出合适的产品，最小加速度测量值也称最小分辨率，考虑到后级放大电路噪声问题，应尽量远离最小可用值，以确保最佳信噪比。最大测量极限要考虑加速度计自身的非线性影响和后续仪器的最大输出电压，估算方法:最大被测加速度×传感器的电荷 / 电压灵敏度，以上数值是否超过配套仪器的最大输入电荷 / 电压值，建议如已知被测加速度范围可在传感器指标中的“参考量程范围”中选择（兼顾频响、重量），同时，在频响、重量允许的情况下，灵敏度可考虑高些，以提高后续仪器输入信号，提高信噪比。
在兼顾频响、重量的同时，可参照以下范围选择传感器灵敏度:土木工程原型和超大型机械结构的振动在 0.1g ~ 10g 左右，可选 3000pC/g ~ 300pC/g 的加速度计，机械设备的振动在 10g ~ 100g 左右，可选择 20pC/g ~ 200pC/g 的加速度计，冲击可选 0.1pC/g ~ 20pC/g 左右的加速度计。
2、频率选择
生产厂给出的频响曲线是用螺钉安装的，一般将曲线分成二段:谐振频率和使用频率。使用频率的给值是按灵敏度偏差给出，有± 10% 、± 5% 、± 3dB 。谐振频率一般是避开不用，但也有特例，如轴承故障检测。
选择加速度计的频率应高于被测物的振动频率，有倍频分析要求的加速度计频响应更高。土木工程是低频，加速度计可选择 0.2Hz ~ 1kHz 左右，机械设备一般是中频段，可根据设备转速、设备刚度等因素综合估计频率，选择 0.5Hz ~ 5kHz 的加速度计。冲击测量高频居多。
加速度计的安装方式不同也会改变使用频响 ( 对振动值影响不大 ) ，安装面要平整、光洁，安装选择应根据方便、安全的原则。这里给出同一只 KD1005 加速度计不同安装方式的使用频率:螺钉 5kHz ，环氧或“ 502 ” 4kHz ，磁吸盘 1.5kHz ，双面胶 0.5kHz ，由此可见，安装方式对测试频响影响很大，应注意选择。
加速度计的重量、灵敏度与使用频率成反比，灵敏度高，重量大，使用频率低，这也是选择的技巧。
3、内部结构
内部结构是指敏感材料晶体片感受振动的方式及安装形式，有压缩和剪切两大类，常见的有中心压缩、平面剪切、三角剪切、环型剪切。中心压缩频响高于剪切型，剪切型的环境适应性好于中心压缩型。如配用积分型电荷放大器测量速度、位移时，最好选用剪切型产品，这样所得信号波动小，稳定性好。
4、内置电路
内置的概念是将电荷 / 电压转换放大电路置于加速度计内，成为具有电压输出功能的传感元件。它可分双电源 ( 四线 ) 及单电源 ( 二线并带偏置的称 ICP) 两种，下面所指内装电路专指 ICP 型。目前，内置电路传感器在国内使用较多的方面是用于机械故障、桩基检测，不少在线监测项目上也在使用该类产品。
ICP 传感器的芯线作供电并又是信号输出通道。内置电路传感器灵敏度的选型计算:
如选用目前最为通用的 100mV/g， 可测 50g 以内振动，因为该传感器动态范围± 5Vp ，如测量 100g ，则用 50mV/g 的加速度计，其余以此类推。
内置电路的优势是低价位，抗干扰好，可长线使用，但它的耐高温、可靠性不如电荷输出产品，且动态范围也因输出电压和偏置电压的作用而受到限制。
5、环境影响
某些测试现场的环境较为恶劣，考虑的因素较多，如防水、高温、安装位置、强磁电场及地回路等，均会给测量带来极大的影响。
防水: 防水有两个概念，浅层防水和深层防水，尤以深层防水为难，如三峡工程永久船闸闸门的振动监测，水深近百米，它涉及地回路干扰、高压渗水、导线防护、长期可靠性等诸多问题。
高温: 多数厂商给出的温度范围为可用值，而不是高温状况的灵敏度，实际上，高温时灵敏度偏差较大，特殊用户应向厂商索取专用的高温时的灵敏度指标，灵敏度指标是保证测试准确的关键。
位置限制: 加速度计永久安装在现场会受到人为碰撞，应选择工业型产品，在加速度计外加装防护罩，这可同时起绝缘、防尘的作用，对出线方向有要求也应向厂商提出，对于不能触及的部位，可用手持式加速度计 ( 带长探针 ) 。
绝缘、地回路及磁电场辐射: 辐射较强的测试现场，应选择特殊外壳材料的加速度计和专用导线，此类研究国内罕见。对于多点接地、潮湿等现场，要解决好测试干扰则可用浮地或绝缘型加速度计。
为了克服多点接地产生地回路电流影响测试，可以选用浮地或绝缘传感器。没有特殊要求且干扰不大的工况，可用绝缘型加速度计。而永久型监测或干扰大的工况则应采用浮地型。这二种命名的区别在于绝缘型传感器的外壳为信号地，底座采取绝缘方法，而浮地型产品的外壳为屏蔽层，要采取三线方式。
附加质量: 在振动结构上安装的加速度计的质量只要小于结构自身质量的 1/10 即可，认为对被测信号无大影响。
6、配套仪器
压电类加速度计如是电荷输出，可与任何一种高阻输入的电荷放大器或具有电荷前置功能的采集器相配，电荷放大器种类较多，有单台、多路、积分、准静态，这都要根据测量要求进行选择。
也有特例，如直接将压电传感器的输出信号接入具有一定高阻性能的三次仪表（如示波器），同样可测得信号，但因阻抗匹配不够，只能是定性了解动态状况。
ICP 型内置式加速度计专门有恒流适配器，一台仪器可供多只加速度计的恒流供电及信号输出。部分数据采集仪器也自带恒流功能，可直接与 ICP 传感器配用。
普通电荷输出型传感器如与具有恒流输出的数据采集器配套，可采用 JM3861恒流适调器。
双电源加速度计可由采集器提供双电源或用双路直流稳压电源供电。
