CMOS图像传感器技术(CIS)是模拟电路和数字电路的集成,它是一种光学传感器,是摄像头模组的核心元器件,对摄像头的光线感知和图像质量起到了关键的影响。主要由四个组件构成:微透镜、彩色滤光片(CF)、光电二极管(PD)、像素设计。根据元件的不同可以分为互补金属氧化物(CMOS)半导体图像传感器及电荷耦合器件(CCD)图像传感器两大类。典型的CMOS图像传感器(CIS)由多个模块组成,分别完成不同的功能,其中像素阵列完成光电信号的转换,将光学信号转换为电学信号, 时序控制电路完成对电学信号的处理,数模转换则将信号转换为需要的数字信号便于最终输出。
环境感知: 超声波雷达
超声波雷达:超声波雷达常用于泊车辅助预警和汽车盲区碰撞预警,是自动泊车系统的主流传感器。超声波雷达的工作原理是向外发出并接收超声波,根据超声波的折返时间来测算距离。车用超声波雷达的探头工作频率有40kHz、48kHz和58kHz三种,频率越高、灵敏度越高、但探测角度越小,因此一般采用40kHz的探头。
根据在汽车上的安装位置不同超声波雷达可分为 UPA(超声波驻车辅助)和 APA(自动泊车辅助)两种类型;UPA安装在保险杠处以探测汽车前后障碍,APA安装在车身侧面以探测侧方停车空间。单个UPA超声波雷达探测距离在15~250cm之间,单个APA超声波雷达30~500cm之间,探测范围更远。一套倒车雷达系统需要在汽车后保险杠内配备4个UPA超声波传感器,自动泊车系统需要在倒车雷达系统基础上,增加4个UPA和4个APA超声波传感器,构成前4(UPA)、侧4(APA)、后4 (UPA)的布置格局。
车载摄像头在ADAS加速渗透的趋势下,有望迎来量价齐升。L2及以下等级的汽车普遍搭载不超过8颗摄像头,L3搭载8-12颗,L4、L5搭载12颗甚至更多数量的摄像头。
目前市场中智能汽车的渗透度不高并且普遍处于L0-L2级,摄像头的单车搭载数量普遍较低。2021年以来,ADAS功能加速普及,随着多种L3级车型的乘用车上市并交付,智能驾驶逐渐从L2向L3迈进,单车搭载摄像头数量有望增加。未来L4、L5成为主流车型后,单车摄像头的平均数量有望进一步提升。
测距功能是超声波传感器最主要也是应用最广泛的功能,用于感知障碍物或周围环境位置、距离、液位、障碍物等的变化,是感知层的核心部件,主要应用领域包括汽车自动泊车辅助系统(APA系统)、代客泊车系统(AVP系统)、盲区检测系统(BSD系统)、前碰撞预警系统(FCW系统)、倒车防撞雷达(PDC)、后排乘客监测系统(ROA系统)、扫地/工业机器人/无人机避障、液位探测、异物探测等。
环境感知: 毫米波雷达
毫米波雷达:毫米波雷达是ADAS系统的重要组成部分,是实现汽车智能驾驶的重要装置。毫米波雷达使用频率30GHz-300GHz的毫米波对目标进行照射并接收回波,通过信号处理获得目标与发射点的距离、方位、速度等信息。车载毫米波雷达多采用FMCW连续调频式,通常有24GHz和77GHz两种;按照测量距离划分有短距的SRR、中距的MRR、长距的LRR,77GHz毫米波雷达通常安装汽车正前方,用于对中远距离物体的探测;24GHz毫米波雷达通常安装在车侧、后方,用于盲点检测、辅助停车等。毫米波雷达目前已经广泛应用于汽车的ADAS系统。