預(yù)計(jì)到2020年，大量中檔車輛將配備自動(dòng)駕駛2級(jí)系統(tǒng)，到2025年或之后，商用和高端車輛上將安裝3級(jí)和4級(jí)系統(tǒng)。然而，從1級(jí)和2級(jí)跳躍到3級(jí)及以上級(jí)別將面臨各種挑戰(zhàn)，其中一項(xiàng)挑戰(zhàn)是航位推算。

自動(dòng)駕駛系統(tǒng)的發(fā)展正在快速推進(jìn)，目的是創(chuàng)建一個(gè)在機(jī)動(dòng)性方面具備全新概念的社會(huì)。然而，要實(shí)現(xiàn)2級(jí)以上的高水平自動(dòng)駕駛技術(shù)，需要采用各種技術(shù)來(lái)完成航位推算和3D定位。TDK是一家能夠提供各種復(fù)雜的傳感器融合的制造商，其傳感器融合可實(shí)現(xiàn)將多個(gè)獨(dú)立傳感器組合到一起所無(wú)法實(shí)現(xiàn)的功能，持續(xù)引領(lǐng)先進(jìn)技術(shù)的發(fā)展。TDK利用其在這一領(lǐng)域的優(yōu)勢(shì)，提供運(yùn)動(dòng)傳感器和InvenSense品牌下新開發(fā)的Coursa Drive軟件以及大氣壓傳感器，支持實(shí)現(xiàn)2級(jí)以上的自動(dòng)化駕駛技術(shù)。

航位推算和3D定位在超越2級(jí)自動(dòng)駕駛上面臨的挑戰(zhàn)

自動(dòng)駕駛六級(jí)分類（0至5級(jí)）由美國(guó)汽車工程師協(xié)會(huì)（SAE)制定，現(xiàn)已在全球范圍內(nèi)采用。預(yù)計(jì)從2020年起，大量中檔車輛將配備2級(jí)系統(tǒng)，同時(shí)預(yù)計(jì)在2025年或之后，將在商用和高端車輛上安裝3級(jí)和4級(jí)系統(tǒng)。

3級(jí)及以上級(jí)別可稱為真正的自動(dòng)駕駛，也就是無(wú)人駕駛。這是因?yàn)檫@些級(jí)別的車輛配備了自動(dòng)駕駛模式，無(wú)需人工控制即可駕駛。通俗地來(lái)說(shuō)，這種模式可以讓人們將駕駛權(quán)交給車輛，以便自己執(zhí)行查看電子郵件等簡(jiǎn)單的任務(wù)。

圖1：自動(dòng)駕駛水平。（來(lái)源：自動(dòng)駕駛水平定義概述（SAE International J3016），《2017年公共-私人ITS計(jì)劃/路線圖》，日本內(nèi)閣府）

然而，從1級(jí)和2級(jí)跳躍到3級(jí)及以上級(jí)別將面臨各種挑戰(zhàn)，其中一項(xiàng)挑戰(zhàn)就是航位推算。即使在全球?qū)Ш叫l(wèi)星系統(tǒng)（GNSS)范圍之外的環(huán)境中[例如全球定位系統(tǒng)(GPS)]，航位推算軟件也會(huì)對(duì)來(lái)自一系列傳感器的數(shù)據(jù)進(jìn)行處理，以計(jì)算車輛位置和運(yùn)動(dòng)，以便能夠自主導(dǎo)航到目的地，同時(shí)保持高度精確的定位。需要進(jìn)一步發(fā)展傳感器和軟件技術(shù)來(lái)提升功能，以便將現(xiàn)有導(dǎo)航系統(tǒng)的水平提升到自動(dòng)駕駛水平。

提升自動(dòng)駕駛的另一項(xiàng)挑戰(zhàn)是需要使用3D數(shù)字地圖對(duì)傳統(tǒng)導(dǎo)航系統(tǒng)的2D地圖進(jìn)行補(bǔ)充，該3D數(shù)字地圖可顯示呈現(xiàn)海拔差異的定位信息，例如與高架高速公路、多層立交橋和多層停車場(chǎng)下方地面道路相關(guān)的數(shù)據(jù)。目前在世界各地都正在開發(fā)和建立三維數(shù)字地圖（也稱為3D動(dòng)態(tài)地圖）3，這種地圖不但能顯示3D定位數(shù)據(jù)，還能顯示各種動(dòng)態(tài)變化因素，例如交通信號(hào)、行人和附近的車輛。隨著5G電信服務(wù)的推出，這種技術(shù)預(yù)計(jì)將在不久的將來(lái)初具規(guī)模。

由運(yùn)動(dòng)傳感器、先進(jìn)軟件和大氣壓傳感器提供支持的復(fù)雜傳感器融合解決方案

在航位推算所需的機(jī)載傳感器中，由加速度傳感器和陀螺儀傳感器組成的運(yùn)動(dòng)傳感器尤為重要。由于彎道、坡度和車道變化等因素的影響，車輛行進(jìn)方向和朝向也會(huì)不時(shí)發(fā)生變化；加速度傳感器和陀螺儀傳感器可以檢測(cè)到這些車輛行進(jìn)方向和朝向的變化。TDK的IAM-20680HP是一款車內(nèi)6軸運(yùn)動(dòng)傳感器，它利用MEMS制造技術(shù)將3軸加速度傳感器與3軸陀螺儀傳感器封裝在一起。產(chǎn)品運(yùn)行溫度范圍從-40℃到+105℃，目前已售出的大量設(shè)備足以證明其卓越品質(zhì)，且產(chǎn)品在世界各地均獲得極高評(píng)價(jià)。

新開發(fā)的Coursa Drive軟件支持自動(dòng)駕駛車輛的高精度慣性定位。它不僅能以較高精度測(cè)量及維護(hù)車輛位置，甚至能夠協(xié)助在GNSS信號(hào)范圍之外及信號(hào)中斷的環(huán)境中（例如隧道、地下停車場(chǎng)和多個(gè)建筑物之間的“城市峽谷”）進(jìn)行自動(dòng)駕駛。TDK 通過(guò)將運(yùn)動(dòng)傳感器與Coursa Drive相結(jié)合的傳感器融合技術(shù)，在航位推算技術(shù)方面取得了顯著進(jìn)展。

TDK還提供一系列MEMS電容式大氣壓傳感器，具有超低噪音和優(yōu)異的溫度穩(wěn)定性。這些傳感器通過(guò)將從3D動(dòng)態(tài)地圖獲得的數(shù)據(jù)添加到大氣壓傳感器檢測(cè)到的海拔差異數(shù)據(jù)中，實(shí)現(xiàn)了高精度的3D定位。TDK傳感器解決方案通過(guò)推動(dòng)航位推算和3D定位，將自動(dòng)駕駛技術(shù)提升到2級(jí)以上。我們提供各種先進(jìn)的傳感器融合，即使將多個(gè)獨(dú)立傳感器組合到一起也無(wú)法實(shí)現(xiàn)這種融合效果。

圖2：運(yùn)動(dòng)傳感器和Coursa Drive提供支持航位推算技術(shù)

當(dāng)車輛進(jìn)入隧道時(shí)，GPS/GNSS信號(hào)中斷，無(wú)法確認(rèn)車輛位置。然而，如果使用由運(yùn)動(dòng)傳感器和Coursa Drive提供支持的航位推算技術(shù)，即使在隧道中也能實(shí)現(xiàn)高度精確的定位。

圖3：TDK傳感器融合支持自動(dòng)駕駛

圖4：IAM-20680HP 6軸運(yùn)動(dòng)傳感器

TDK IAM-20680HP6軸傳感器是IAM-20680的高性能版本，它將3軸陀螺儀傳感器和3軸加速度傳感器集成到LGA封裝中，尺寸僅為3×3×0.75毫米。