自动驾驶及安全的重要性：汽车与周围环境之间的通信

对于任何自主驾驶（即自动驾驶、无人驾驶和自动控制类型的）汽车来说，最重要的是，安全性必定是其最关键、也许也是最全面的方面。从长远来看，如果安全性得不到重视或者业界对其不屑一顾，那么自动驾驶汽车就绝不会被大众采用。

我们有必要强调“长期”这个关键词，因为与任何新技术一样，在初始测试阶段及对于早期采纳者来说，短期内有事故发生在所难免。令人惊讶但也许并不奇怪的是，我们在短短五天内就接连遇到了两起这样的事故，并且两者都造成了死亡。这两起最近发生的事故涉及到优步和特斯拉带无人驾驶系统的汽车。根据宾夕法尼亚大学沃顿商学院的一篇文章所述，由于上述事故，“人们对安全性的考虑达到了前所未有的高度，无人驾驶技术的采用可能因此遭到严重推迟或者阻碍”。这两起致命事故致使优步、丰田和图形芯片制造商英伟达（Nvidia）的自动驾驶汽车测试项目暂时中止——英伟达的人工智能（AI）技术为无人驾驶汽车提供支持。更重要的是，亚利桑那州——优步汽车车祸发生的地方——已经禁止该公司在该州对其无人驾驶汽车进行测试。有人可能认为，亚利桑那州禁止自动驾驶汽车测试之举过于严格——毕竟，这一技术的测试必须要在现实世界及仿真和其他严格控制的实验室环境中同时进行。

与亚利桑那州的禁令相反，应对自动驾驶汽车不可避免和持续不断的测试，政府若能提出一套法规，允许各公司在现实世界中测试自己的自动驾驶汽车，同时又能帮助保护他人的安全，或许是种更好的方法。

上海今年早些时候所施行的方法就是如此。上海的立法并非中国首个——遵循的法规与北京所实施的相类似。根据金杜中国法律博客所述，继北京去年年底发布道路测试法规（“北京法规”）以来，上海发布这些自动驾驶汽车路测法规，对“中国自动驾驶汽车的发展”非常重要。

中国允许在公路上进行自动驾驶汽车测试。图片由engadget.com提供。

自动驾驶汽车及其周围环境：通信与传感器

如果我们希望有一天，我们的道路上满是自动驾驶汽车在跑，那么，虽然我们必须承认，自动驾驶汽车的测试会造成更多的伤亡事故，但有一种方法，即加强自动驾驶汽车与周围环境之间的通信，可减少此类事故的发生。自动驾驶汽车依靠多种传感器来在我们的高速公路和城市街道上导航。两种这样的技术就是激光雷达（LiDAR）和雷达（RADAR）系统。

根据waymo.com（PDF）所述，LiDAR传感器以高速率向汽车周围环境发射激光脉冲——有时每秒高达数百万个脉冲。当激光器的信号遇到障碍物被反射回汽车时，LiDAR传感器便可测量到每个激光脉冲反弹所花的时间。通过这一计算，便可生成精确的三维图像。

三维图像的创建通过使用LiDAR实现。图示由waymo.com提供（PDF）。

并非所有LiDAR系统都能够像高端的Waymo设备那样每秒发射数百万个脉冲。其他的低成本激光测距系统——如深圳矽递科技有限公司（Seeed Technology Limited或称为Seeed Studio）设计的RPLIDAR A2（料号110090081），每秒只能采集最多4,000个样本。该系统可在6m范围内进行二维360°扫描，非常适合各种室内和室外环境和应用。

矽递科技的RPLIDAR A2是一款低成本的360°激光扫描测距雷达。

雷达（或RADAR）系统不是使用光（激光）来探测和测量障碍物，而是使用无线电波来实现相同的结果。然而，虽然与LiDAR系统相比，雷达系统在恶劣天气（如浓雾、雨、雪）条件下工作得更好，但雷达对汽车周围世界成像的详细程度却远不如激光测距系统。

激光雷达系统产生的图像比雷达系统更精确。图片由sensormag.com提供

众所周知，由于每种技术的局限，自动驾驶汽车制造商会使用辅助传感器（例如摄像头和/或超声波传感器）来检测自动驾驶汽车周围的物体。也许，如果成本不是过于苛刻，至少在有新的单一、可靠、稳定和全天候的物体检测技术问世之前，所有的自动驾驶汽车都必须同时采用LiDAR、RADAR、摄像头和超声波系统。

实现自动驾驶汽车周围物体的检测只是成功的一半。能够收集和处理来自各种测量类型技术接口（通信协议很多且其数据速率也不同）的信息同样至关重要。简而言之，与物体检测设备进行通信和物体的实际检测同样重要。下面是一个何时使用功能强大、可靠、稳定且符合汽车级的微控制器的例子。

恩智浦半导体（NXP Semiconductors）专注于微控制器、处理器和其他创新技术，提供许多符合汽车标准的微控制器。对于需要完整系统级封装（SiP）解决方案的汽车应用，恩智浦S12系列非常完美。通过将许多功能（例如高压模拟功能）集成到标准的汽车微控制器中，S12系列简化了系统设计，从而提高了制造效率并降低了物料清单（BOM）成本。

NXP的S12系列微控制器非常适合许多汽车应用。

恩智浦S12系列中的S9S12DG12J5MPVE是一款带128kB闪存的16位CISC 112引脚汽车微控制器。该MCU设计用于处理各种形式的输入与输出汽车传感器信息，例如它具有两个8通道10位模数转换器、一个8通道脉宽调制器、20个分立数字I/O线路、两条总线（SPI和CAN各一个），以及一条I²C总线。

这款来自恩智浦的112引脚汽车级微控制器，属于其S12系列MCU。

总结

总而言之，为了让自动驾驶汽车在不久的将来成为现实，汽车制造商必须在汽车中设计出有效可靠的障碍物检测功能，例如LiDAR和RADAR系统。这些传感器与互补的强大微控制器相结合，将有助于保护自动驾驶汽车的乘客和车外人员（如行人）免受汽车相关的伤害与死亡。

此外，不管当地是否有立法支持，上述汽车制造商都必须设计和使用安全、有意义且全面的规则，来在现实环境中对无人驾驶汽车做测试。