4.3 已经应用的基本核心技术

根据美国专利顾问公司Lexinnova的报告，已经应用于自动驾驶汽车的基本核心技术有9种：车对车通信（V2V Communication）、巡航控制（Cruise Control）、自动制动器（Automatic Brakes）、车道维持（Lane Keeping）、雷达（Radar）、循迹或稳定控制（Traction or Stability Control）、视频摄影机（Video Camera）、位置估计器（Position Estimator）、全球定位系统（Global Positioning System）。在上述的基本技术中，前5项技术的专利申请数量相对较多，也最重要。

4.3.1 车对车通信（V2V Communication）

V2V信息交换技术与汽车-基础设施（V2I）技术统称为V2X技术，即车对外界的信息交换，是汽车物联网技术的一部分。车联网通过无线通信、GPS/GIS和传感技术的相互配合，实现在信息平台上对车内（CAN-Controller Area Net-work）、车路（Vehicle-to-RSU）、车间（Vehicle-to-Vehicle）、车外（Vehicle-to-Infrastructure）、人车（Vehicle-to-Person）等信息的提取和有效利用，并在此基础上提供包括交通、安全、管理以及娱乐等综合性服务，实现“人-车-路-环境”的和谐统一。

通过车对车通信，车辆之间可以互相传送数据，让彼此了解对方的行为与状况，可以让驾驶员提前做出判断和决定，减少视野盲点所造成的危险。车对车通信的优点是基础网络通信进行数据交换、信息量大、不受遮挡等。缺点是全球的标准不统一，V2X的应用需要依赖基础设施的大量部署。

美国高速公路国家安全管理局（NHTSA）制定的车对车通信系统，使用的是基于IEEE 802.11p及IEEE 1609标准的专用短程通信（Dedicated Short Range Communications, DSRC）技术，借由5.9GHz微波频段传输数据，拥有超低传输延迟、高传输速度等特性。

据Lexinnova统计，车对车通信的相关专利多数被丰田汽车及其子公司Denso掌握，其次是日本车用电子商Alpine及通用汽车（GM）。

V2V最早的应用是在2006年。当时，通用汽车在一辆凯迪拉克上做了展示。随后，美国汽车制造商对V2V汽车进行了十多年的测试。通过采用专门的短程通信技术，向附近的车辆传输位置、方向和速度等数据，传输距离最远能够达到300m。这些数据以10次/s的速度到达附近的车辆，帮助识别风险并发出警告，以避免特别是在交叉路段可能发生的车祸。到2017年，通用汽车开始为凯迪拉克CTS提供V2V技术，这款车是当时唯一具备该系统的商业化车辆。

本田公司在第19届世界智能交通系统展览会上展示了汽车及摩托车的V2X技术，并展示了汽车是如何通过道路基础设施之间的信息互通达到提升道路交通安全的目的。自2015年以来，丰田公司已经将该技术应用到超过10万辆日本汽车上。丰田公司计划于2021年在美国上市使用V2V技术进行“交谈”的汽车，预计每年能够避免数千起交通事故。

4.3.2 巡航控制（Cruise Control）

传统的定速巡航控制系统会依据设定的巡航速度，自动调整发动机节气门开度，进而达到定速行驶的目的。智能巡航控制系统（Adaptive Cruise Control，ACC）则会主动侦测前方车距，以系统限定的安全跟车时间间距以及驾驶员设定的速度为依据，适当地控制节气门与制动器，进而达到适应前车状况的巡航控制。

ACC系统主要是由前车车距侦测器、车速传感器、纵向加速传感器、制动器及节气门控制单元和逻辑运算控制单元组成。

据Lexinnova统计，巡航控制相关专利的前三大专利权掌握者为：博世（Bosch）、日产汽车、通用汽车。

4.3.3 自动制动器（Automatic Brakes）

自动制动器系统包含防死锁制动系统（Anti-Lock Braking System, ABS），以及电子制动力分配（Electronic Brake-Force Distribution, EBD）系统。ABS最早由博世公司于1987年引入市场，目前已是汽车的普遍配备。

据Lexinnova统计，自动制动系统相关专利的主要专利权掌握者为韩国汽车零件供货商万都株式会社（Mando）及博世，但Mando的ABS或EBD专利未用于无人驾驶车领域。

4.3.4 车道维持（Lane Keeping）

车道维持技术分为两种。一种是车道偏离警示系统（Lane Departure Warning System, LDWS）。当感测组件侦测到车辆偏离车道时，若驾驶员未打转换车道的方向灯信号，系统会发出视觉、听觉或振动的警示信号以提醒驾驶员返回车道。

另一种是车道维持系统（Lane Keeping System, LKS）或车道维持辅助系统（Lane Keeping Assist System, LKAS）。当车辆无意间偏离车道时，若驾驶员没有立即对偏离状况做处置，LKAS会主动介入控制转向盘，给予适当辅助力，让车辆维持在原有车道内。无人驾驶车采用这种系统，传感器可以使用影像传感器、激光传感器或红外线传感器。

据Lexinnova统计，车道维持系统相关专利的前四大专利权掌握者为博世、日产汽车、丰田汽车及现代汽车。

4.3.5 雷达（Radar）

雷达系统是无人驾驶车最重要的技术之一。除了我们熟知的倒车雷达之外，定速巡航要用到雷达，侦测周遭交通状况要用到雷达，防撞系统要用到雷达，保持车道也要用到雷达。

车用雷达依据信号产生源的不同，分为声波雷达、光波雷达及毫米波雷达3种。属于声波类的超声波雷达，因其测量距离较短，主要用于停车辅助系统，例如倒车雷达。属于光波类的红外线雷达及激光雷达，其最主要的缺点为光线穿透力易受尘雨雾雪的干扰，而影响测量的准确级。红外线雷达的测量距离较短，可用于夜视系统，而激光雷达的测量距离较长，与红外线雷达一样，均可用于防碰撞系统。激光雷达探测范围更广，可在100m范围内全方位扫描，精度高，可以建立精准的3D地图。毫米波雷达的波长为毫米级，运作频率为30～300GHz，主要集中在23～24GHz、60～61GHz、76～77GHz频段，是目前车用雷达研发的主流。

与声波相比，毫米波雷达不受大气紊流的影响，与光波相比，毫米波雷达的穿透性较强，因此毫米波雷达的探测性良好、精准度高，毫米波雷达在自动驾驶中发挥的作用越来越大。据英飞凌（Infineon）估算，要达到L3级自动驾驶，至少需要6个毫米波雷达、4个摄像头与1个激光雷达模组，而L4/L5级自动驾驶至少需要10个毫米波雷达、8个摄像头与1个激光雷达模组，所以传感器及其数据融合对自动驾驶的发展至关重要。

无人驾驶车除了使用雷达系统之外，还使用激光雷达系统（LiDAR），也就是光学遥感技术，通常是利用激光脉冲对目标物进行高密度扫描，以量测物体的距离或获取物体三维形貌的数据。

据Lexinnova统计，雷达专利的前四大专利权掌握者为丰田汽车、日立商社、博世及富士通。