全球范圍內(nèi)來看，智能網(wǎng)聯(lián)汽車的發(fā)展是如火如荼。作為智能網(wǎng)聯(lián)汽車區(qū)別于傳統(tǒng)汽車的重要特點(diǎn)，智能輔助駕駛也被放到了媒體的聚光燈下：“某車型發(fā)布了L2高級輔助駕駛”、“某車型在某國獲得了L3能力的認(rèn)證”、“某廠家旗下某新車開始搭載激光雷達(dá)”……

如此種種與智能輔助駕駛相關(guān)的消息可謂是層出不窮。

作為智能駕駛重要的一環(huán)，環(huán)境感知無疑會被用戶高度關(guān)注，作為消費(fèi)者的你可能會有一列的問題：什么是環(huán)境感知？誰需要環(huán)境感知？他們對環(huán)境感知有什么訴求？環(huán)境感知的現(xiàn)狀與未來是什么樣的？今天，我們就一起來好好聊一聊！

1、什么是環(huán)境感知？

環(huán)境感知指的是智能汽車通過搭載在車內(nèi)、車外、以及道路上的傳感器，對車內(nèi)人員、車外車輛、人、自然環(huán)境進(jìn)行識別的能力，該能力不僅在大家耳熟能詳?shù)?ldquo;自動駕駛”中使用，還在駕乘舒適性、安全性等方面默默地發(fā)揮著作用。根據(jù)感知對象的差異，環(huán)境感知可以分為車內(nèi)環(huán)境感知和車外環(huán)境感知。

車內(nèi)環(huán)境感知包含：駕乘人員艙內(nèi)位置分布識別、駕乘人員視線識別、身份識別、艙內(nèi)特殊人員如小孩子遺留情況識別等。

車外感知?jiǎng)t分為動態(tài)交通參與者感知，其他車輛、行人、非機(jī)動車的位置狀態(tài)、速度等屬性識別，靜態(tài)交通要素感知：車道線、交通標(biāo)識等識別，自然環(huán)境感知，前方地面顛簸、坡度情況、地面雨雪濕滑情況識別，道路中石塊、雜物遮擋物存在情況的判斷等等。

根據(jù)傳感器位置的分布情況，環(huán)境感知又可以分為單車智能感知、多車協(xié)同感知。

2、誰需要環(huán)境感知，他們對環(huán)境感知有什么訴求？

環(huán)境感知的需求者，便是智能網(wǎng)聯(lián)汽車設(shè)計(jì)定義、投產(chǎn)制造、銷售過程這個(gè)迭代循環(huán)的參與者，大致可以概括為三方：用戶、車企、產(chǎn)業(yè)，三者的關(guān)系如下圖。

那么，這三方在這個(gè)迭代循環(huán)過程中有什么訴求，對環(huán)境感知又提出了什么訴求？首先是消費(fèi)者。試想一下，消費(fèi)者購車過程會考慮哪些核心因素？

品牌調(diào)性、底盤舒適性、續(xù)航、外觀、內(nèi)飾、科技感、安全性等等，都是消費(fèi)者購車的關(guān)注點(diǎn)。概括起來分為5種需求：以操控性、舒適性、續(xù)航、動力、空間等為代表的駕乘基本盤需求，以碰撞提醒、主動安全等為代表的安全性需求，以輔助駕駛等為代表的便利性需求，以品牌調(diào)性、科技感等為代表的情緒性需求，以及部分消費(fèi)者以行業(yè)發(fā)展為代表的社會性需求。

其次是車企。車企的核心訴求是盈利，盈利離不開兩個(gè)點(diǎn)：規(guī)模效應(yīng)、品牌溢價(jià)。規(guī)模效應(yīng)是降低成本的核心，需要簡化生產(chǎn)工藝、優(yōu)化供應(yīng)鏈、簡化零件數(shù)量等；品牌溢價(jià)是車企獲得高利潤的重要杠桿，品牌溢價(jià)包括以續(xù)航、底盤、智能化構(gòu)建的技術(shù)溢價(jià)，以及以車主社群、服務(wù)、文化調(diào)性構(gòu)建的情緒溢價(jià)。最后是行業(yè)。智能網(wǎng)聯(lián)汽車能夠發(fā)展起來離不開行業(yè)政策的推動以及各種行業(yè)引導(dǎo)基金的影響。政府以智能網(wǎng)聯(lián)汽車發(fā)展為依托，進(jìn)行長遠(yuǎn)的行業(yè)能力建設(shè)并促進(jìn)社會發(fā)展，創(chuàng)造地區(qū)就業(yè)，獲得出口，促進(jìn)中等制程芯片（處理器、SiC）制造、電子與傳感器產(chǎn)業(yè)、能源產(chǎn)業(yè)的長期發(fā)展，背后是產(chǎn)業(yè)升級、是生產(chǎn)力提升、是國家安全、是人民生活水平提高的訴求。

將這三方的訴求放到一起，你會發(fā)現(xiàn)：其中一些訴求和各參與方產(chǎn)生不同程度的交疊，交疊越多，關(guān)注度越高。

與此同時(shí)，將環(huán)境感知基本組成與三方訴求進(jìn)行結(jié)合，你還會發(fā)現(xiàn)一些高價(jià)值的技術(shù)與產(chǎn)品功能，這些碰撞點(diǎn)對于我們理解環(huán)境感知的現(xiàn)狀和未來非常有幫助。基于各參與方對車的訴求以及環(huán)境感知的基本特點(diǎn)，可以總結(jié)出以下的訴求交叉點(diǎn)：智能底盤、主動功能安全/危險(xiǎn)提醒、輔助駕駛/人機(jī)共駕、個(gè)性化設(shè)計(jì)/個(gè)性化服務(wù)、尖端傳感器等。接下來我們將圍繞這些訴求交叉點(diǎn)來探討環(huán)境感知的現(xiàn)狀與未來。

3、環(huán)境感知的現(xiàn)狀與未來

（1）主動安全相信現(xiàn)在的大多數(shù)消費(fèi)者購車時(shí)最關(guān)注的點(diǎn)之一便是車輛的安全性，而一輛車的安全分為兩種：被動安全與主動安全。被動安全指的是：當(dāng)安全事件發(fā)生后，車輛能夠提供給用戶的安全保障：如撞車事件發(fā)生后，特定剛度的車架、特定的吸震區(qū)域、安全氣囊、安全帶防止或減少用戶在事件中受到的生理傷害。主動安全指的是：當(dāng)事故即將發(fā)生但尚未發(fā)生時(shí)，車輛就識別到危險(xiǎn)，并通過主動介入控車或報(bào)警的方式，來防止或減少用戶受到生理危害。主動安全一般的流程分為危險(xiǎn)識別與危險(xiǎn)響應(yīng)：危險(xiǎn)識別是利用傳感器和算法來判別場景的危險(xiǎn)程度、危險(xiǎn)的發(fā)生位置；危險(xiǎn)響應(yīng)是系統(tǒng)介入車輛控制如轉(zhuǎn)向、剎車，或者進(jìn)行報(bào)警提醒。其中，危險(xiǎn)識別便依賴于環(huán)境感知。根據(jù)主動功能安全響應(yīng)的危險(xiǎn)對象大致可分為自然環(huán)境、交通參與者主動功能安全。其中，自然環(huán)境相關(guān)的主動功能安全需要識別前方道路是否有異常的物體、前方是否是濕滑路面等，這一類自然環(huán)境感知主要是對靜態(tài)的事物、材質(zhì)進(jìn)行感知；而交通參與者的感知主要是對道路上的運(yùn)動或靜止車輛、行人、三輪車非機(jī)動車等進(jìn)行感知，感知的內(nèi)容包括交通參與者的距離位置、速度、類別等屬性。舉例來說，比較成熟的主動功能安全是自動緊急制動AEB，即當(dāng)環(huán)境感知發(fā)現(xiàn)前方有車輛或行人急剎車、靜止或橫穿時(shí)，本車會適時(shí)地進(jìn)行減速或剎車，從而避免或減弱本車與交通參與者的碰撞。

而要實(shí)現(xiàn)AEB，環(huán)境感知便需要對前方交通參與者的位置、速度、類型進(jìn)行識別，一般依賴攝像頭、毫米波或激光雷達(dá)傳感器。

而為了讓車輛對更多、更復(fù)雜的安全風(fēng)險(xiǎn)進(jìn)行識別，環(huán)境感知的發(fā)展在感知粒度、時(shí)間維度、感知精確度上還需要向更細(xì)、更廣、更準(zhǔn)的方向進(jìn)行發(fā)展。感知粒度方面，早期的AEB只需要識別交通參與者的位置、速度、類別這些基本屬性，后期可能需要更細(xì)粒度地識別交通參與者各種狀態(tài)，如是否開門、是否有延伸物、是否打轉(zhuǎn)向燈、行人的頭部朝向、肢體狀態(tài)等。感知時(shí)間維度方面，從識別交通參與者當(dāng)下是否已經(jīng)存在于危險(xiǎn)區(qū)域，發(fā)展為識別交通參與者未來是否處于危險(xiǎn)區(qū)域，例如對一群小孩子在馬路邊跑動這種潛在風(fēng)險(xiǎn)事件進(jìn)行預(yù)先識別。而在感知精確度方面，從早期的交通參與者相對本車位置的米級誤差的識別，發(fā)展到厘米級別誤差識別，如在狹窄道路錯(cuò)車場景，對其他車輛的后視鏡到本車A柱的距離進(jìn)行厘米級識別。

（2）輔助駕駛/駕駛推薦

在用車過程中，消費(fèi)者會有介于身體需求和精神需求的中高階需求產(chǎn)生，以便減少駕車的疲勞、焦慮感。隨之而來的便有如下這些功能：幫助用戶泊車的輔助功能、減少用戶長程駕駛疲勞以及復(fù)雜道路變道緊張度的輔助駕駛、城區(qū)低車流情況下的最佳速度推薦以便讓用戶能夠在保障安全的前提下減少等待紅燈的數(shù)量的同時(shí)也降低等待焦慮，甚至還能提升城市整體通勤效率。這些精神需求的滿足，都離不開全要素、全視角、超視距的環(huán)境感知。首先是泊車輔助。隨著用戶對車內(nèi)空間需求的增長，車企發(fā)布的新車體型越來越大，車輛的視野盲區(qū)也增大，這無疑提高了泊車的難度，隨之而來的解法是泊車輔助：依賴對車輛周圍近距離、高密度、高精度的墻體、車輛、車位線等感知，可以降低用戶對泊車過程的焦慮。其次是輔助駕駛。

對于緩解長程駕駛的疲勞以及用戶在復(fù)雜道路下的變道焦慮，車企給出的方案是提供輔助駕駛或變道推薦（駕駛員仍然需要適時(shí)介入）：利用環(huán)境感知對地面車道線、標(biāo)識等識別，以及對本車道、相鄰、周邊車道的車輛、行人等交通參與者的屬性、意圖進(jìn)行識別，并結(jié)合感知信息對車輛的方向、油門等進(jìn)行控制以讓車輛在本車道內(nèi)自動行駛，或者是結(jié)合導(dǎo)航與感知到的車周危險(xiǎn)狀況提示是否應(yīng)該進(jìn)行立即變道。而為了減少用戶在城區(qū)通行的平均等待紅燈時(shí)間，誕生了最佳速度推薦功能，這都依賴于超視距的車流密度感知、紅綠燈時(shí)長感知。目前，超視距感知還在起步階段，主要依賴多車感知，以及固定在道路上的基建傳感器：多車感知是指通過多輛車輛、云端服務(wù)器進(jìn)行組網(wǎng)，共享感知信息，實(shí)現(xiàn)超視距；依賴基建傳感器的感知，是指將傳感器（如攝像頭、激光雷達(dá)）架設(shè)在道路特定位置，對環(huán)境進(jìn)行感知，或直接接入紅綠燈的時(shí)長信息，并將該信息通過無線網(wǎng)下發(fā)到附近范圍的車輛，實(shí)現(xiàn)超視距感知。

超視距感知依賴統(tǒng)一、安全的車輛與車輛、車輛與云端的網(wǎng)絡(luò)協(xié)議與硬件，即大家常提到的V2X協(xié)議，以及相關(guān)的通信技術(shù)如5G等。

可以看到，為了幫助用戶緩解各種駕駛疲勞與焦慮，環(huán)境感知逐漸從簡單的交通參與者感知，擴(kuò)展到全視野角度、全要素、超視距范圍的感知，依賴的傳感器也從單車搭載的傳感器擴(kuò)展到多車、基建網(wǎng)絡(luò)型傳感器。

（3）智能底盤

底盤是一輛車的基石，它是承載用戶安全、舒適性的重要基礎(chǔ)。一個(gè)好的底盤，應(yīng)該既能給用戶提供良好的濾震，又能在轉(zhuǎn)向的過程中提供良好的剛度，防止側(cè)傾。但現(xiàn)實(shí)中，這兩者往往是相悖的，也正因?yàn)檫@兩種場景非常難以調(diào)和，大部分車企將場景的切換權(quán)利給到了用戶，讓用戶自己選擇用車模式：舒適模式下，底盤軟，濾震效果好，但是過彎容易側(cè)傾；運(yùn)動模式下，底盤硬，側(cè)傾小，但是地面的震動會比較敏感地傳遞到用戶，舒適度一般。

那么，有沒有一種方法讓底盤的軟硬能夠隨用戶所需自動切換呢？有！這就是智能底盤。智能底盤可以結(jié)合安裝在車輛的傳感器識別當(dāng)前場景對底盤軟硬的需求，并進(jìn)行自動調(diào)節(jié)。舉個(gè)例子，車輛通過減速帶時(shí)，當(dāng)前一些具備智能底盤的車輛，會結(jié)合懸架上的震動傳感器判斷車輛是否經(jīng)過了類似減速帶的場景，并在毫秒級時(shí)間內(nèi)將懸架的阻尼調(diào)小，讓底盤比較平穩(wěn)地通過減速帶。這種在震動發(fā)生后才做出懸架調(diào)整的方式稱為半主動懸架，目前一些中高端車上已經(jīng)配備。

由于半主動懸架只能在震動發(fā)生后做出響應(yīng)，其懸架的調(diào)整還是存在一些延遲，體感上還是存在缺陷。于是，為了讓用戶有低延時(shí)、更平緩的避震體驗(yàn)，主動懸架出現(xiàn)了。

主動懸架是在車輛還沒有行駛到震動物體（如減速帶、碎石）時(shí)，就提前感知到車輛前方的路況，適時(shí)舒緩地提前減小懸架的剛度，從而讓用戶幾乎無感地度過震動區(qū)域。

除了在濾震方面可以發(fā)揮作用之外，在增加底盤剛度方面，主動懸架也有它的優(yōu)勢。譬如，當(dāng)用戶以一定速度通過彎道時(shí)，主動懸架會提前判別到車輛即將進(jìn)入彎道，提前平緩地增加底盤剛度，防止轉(zhuǎn)向側(cè)傾，并在用戶出彎后自動降低底盤剛度至舒適態(tài)。那么問題來了，主動懸架是怎么知道前方道路的顛簸情況、彎道情況的呢？核心依賴是環(huán)境感知，特別是環(huán)境感知中的自然環(huán)境感知。自然環(huán)境感知是利用攝像頭、激光雷達(dá)、雙目傳感器等非接觸式傳感器來獲取道路環(huán)境的3維幾何信息、顏色紋理信息、甚至是材質(zhì)信息。例如：通過攝像頭及配套的圖像識別算法，來識別前方是否是彎道，以及彎道的曲率是多少；采用激光雷達(dá)與攝像頭結(jié)合的建模算法對道路的3維形狀建模，識別減速帶、路面顛簸、泥土等特殊材質(zhì)路段情況等�？梢酝茰y，為了讓底盤能夠更敏銳、更精確地調(diào)整阻尼、剛度，環(huán)境感知會向著更細(xì)粒度、高精度、更多維度的感知方向發(fā)展。從早期大致知道前方有彎道、有減速帶、有水坑，到后期具體知道彎道到本車的距離、彎道的具體曲率，甚至到減速帶的精確高度、道路的顛簸系數(shù)、路面的摩擦系數(shù)等，環(huán)境感知在與動態(tài)體驗(yàn)進(jìn)階的進(jìn)程中也發(fā)揮著不可忽視的作用。為了順應(yīng)這種更高要求的環(huán)境感知，環(huán)境感知的傳感器會逐漸從早期的紋理性2維傳感器，發(fā)展到帶深度信息的稀疏3維傳感器，綢密度更高的3維傳感器，以及對材質(zhì)進(jìn)行有源感知的4維傳感器。對應(yīng)的感知算法也會從粗粒度的場景識別，到更細(xì)粒度的分區(qū)域的多場景識別、幾何建模、材質(zhì)建模等。

（4）智能個(gè)性化

用戶的需求一直在升級，由過去的硬件需求逐漸擴(kuò)展到現(xiàn)在的情緒、社會性需求：用戶開車不僅僅要滿足通勤的基本需求，還需要讓自己心情愉悅，以及獲得一些優(yōu)越感。這類需求的滿足，除了車企自身提供的品牌情緒價(jià)值之外，還離不開車輛產(chǎn)品提供的個(gè)性化能力，如車輛的個(gè)性外觀、個(gè)性儀式感等。為了提升這些個(gè)性，車企一般會發(fā)布多種顏色外觀、內(nèi)飾等靜態(tài)個(gè)性配置，但靜態(tài)個(gè)性配置的排他性還是有上限，無法洞察用戶不同時(shí)刻變化的個(gè)性化需求，因此，智能個(gè)性化應(yīng)運(yùn)而生。智能個(gè)性化是指通過對用戶的車外、車內(nèi)的行為、狀態(tài)識別，提供用戶足夠的動態(tài)個(gè)性體驗(yàn)。

逐漸顯現(xiàn)的動態(tài)個(gè)性化主要有用戶進(jìn)車前的燈帶微微閃爍、門把略微凸起的儀式感；家人一車多人使用場景下的駕駛員身份識別，通過識別駕駛員是男主人還是女主人，可以自動記憶并復(fù)原車主的車輛個(gè)性化配置，如座椅、后視鏡高度，駕駛模式、喜歡的車內(nèi)音樂等；與駕駛員情緒相呼應(yīng)的動態(tài)氛圍燈或動態(tài)香薰，當(dāng)車輛識別到駕駛員或艙內(nèi)人員有高興、焦慮、煩躁等情緒時(shí)，可以動態(tài)的調(diào)整氛圍燈的顏色、香薰的品類與味道來幫助用戶降低負(fù)面情緒。

這些智能個(gè)性化的實(shí)現(xiàn)，主要依賴的是車周、車內(nèi)的環(huán)境感知：如車輛周圍的行人身份識別，車輛內(nèi)部的人臉身份識別、基于視覺或聲音的人員的情緒識別,當(dāng)然，感知的范圍也從車外演變到車內(nèi)，從人的外在屬性延伸到人的內(nèi)在狀態(tài)。

（5）產(chǎn)業(yè)發(fā)展需求

汽車產(chǎn)業(yè)的發(fā)展離不開政府的導(dǎo)向與推動作用，背后的原因是多樣的，核心來講，除了政府希望以此推動社會各階層人民有更好的物質(zhì)生活，還需要為提高社會生產(chǎn)力、科技發(fā)展、綜合國力、國防安全服務(wù)�？梢哉f，汽車產(chǎn)業(yè)是一個(gè)一舉多得的產(chǎn)業(yè)，從提高社會生產(chǎn)力、科技發(fā)展的角度來講，國家會通過政策、各種政府引導(dǎo)基金間接引導(dǎo)車企使用更多的高科技技術(shù)或元素，如環(huán)保的車內(nèi)材料，一體化的車體成型技術(shù)，以及新型傳感器和與之配套的計(jì)算芯片。

針對環(huán)境感知，上文提到的高分辨率的攝像頭、激光雷達(dá)、多車通信網(wǎng)絡(luò)、交通參與者識別，背后都能找到支撐的科技產(chǎn)業(yè)，如傳感器半導(dǎo)體材料、傳感器加工、芯片設(shè)計(jì)與制造、網(wǎng)絡(luò)通信與基建產(chǎn)業(yè)等。

可以預(yù)見的是，以產(chǎn)業(yè)發(fā)展為驅(qū)動，未來的環(huán)境感知可能會出現(xiàn)：更多的新型材料、新型端側(cè)芯片驅(qū)動的傳感器，如高動態(tài)強(qiáng)光&夜晚低光照攝像頭、穿透雨霧的傳感器、綢密度更高的3維傳感器、材質(zhì)敏感的傳感器；高精密高算力計(jì)算芯片驅(qū)動的新型感知元素，如復(fù)雜工況的撞車事件預(yù)判、結(jié)合行人臉部特征的行人意圖識別等；高科技基建驅(qū)動的協(xié)同感知，如低延時(shí)的事故、路況數(shù)據(jù)上報(bào)網(wǎng)絡(luò)。結(jié)束語環(huán)境感知現(xiàn)狀與未來的演變，本質(zhì)上是由消費(fèi)者用戶、車企、政府之間的交互來推動的。核心推動力是以人為本、國家產(chǎn)業(yè)升級的需求：從人的底層物質(zhì)需求、安全需求，逐步擴(kuò)展到人的情緒需求、精神需求，從個(gè)人需求擴(kuò)展到社會產(chǎn)業(yè)的發(fā)展需求。理解到背后需求的變化，就能夠理解環(huán)境感知的演變路徑：從車外感知到車內(nèi)感知；從交通參與者粗粒度感知，到自然環(huán)境與交通參與者的全要素、細(xì)粒度、高精度、超視距感知。（本文摘自《一本書看懂智能網(wǎng)聯(lián)汽車》，如果你對智能網(wǎng)聯(lián)和自動駕駛感興趣，可以關(guān)注�。�

       原文標(biāo)題 : 科普 | 6000字長文聊智能網(wǎng)聯(lián)汽車環(huán)境感知的現(xiàn)狀和未來