无人驾驶不可欠缺的无线通信-高频电感器

2017/4/21
基础

分类: 电感器PLAZA

1. 汽车发生显著变化

众所周知,汽车为实现无人驾驶发生着显著变化。
20世纪80年代「Knight Rider」海外电视剧在日本热播,视频中出现的「梦之车」将在2020年(以后)成为现实。(年轻一代人可能对此没有印象。。。)

目前为实现「梦之车」,以各汽车制造商为主的相关制造商(Tier1・・・)竞相提高技术实力,呈现出将自动刹车、车道保持、自动驻车等发达安全功能实际应用到车辆上的景象。此外除技术层面外,在无人驾驶相关的法律课题(1)、社会接受程度(2)、国际合作(3)等方面也有很多课题,众多相关机构正在不懈努力。

今后无人驾驶不仅是为了实现梦想,也是全世界实现零交通事故的奋斗目标。(4)

       
  (1)   驾驶过程中汽车是否承担监控义务(目前交通法规中规定了驾驶员通常能够驾驶的方式   手离开方向盘是违法的)和事故责任(难以向受害人提证:由于系统原因造成的事故)等应该明确的课题有很多。
       
  (2)
  不阻碍对无人驾驶汽车存在的认知普及。乘车人员和周围的人必须认识到无人驾驶汽车为遵守法律法规保持车距,维持法定车速(让人感觉有点慢),以安全优先缓慢行驶以及突发情况停止行驶等。此外,故意对无人驾驶汽车恶作剧制造麻烦也令人很困扰。
       
  (3)
  进出口车辆能以对象国家系统驾驶、技术的国际标准化等。
       
  (4)
  此外,通过解决堵车的环境对策、高龄人员的移动方式和预防事故等。不仅要解决高速道路和主干道路,还要解决包含生活道路的door to door的无人驾驶技术「最后一英里」的问题也很重要的。


2. 与完全无人驾驶间的距离

正在定义面向实现完全无人驾驶的「无人驾驶级别」的指标。去年以前国家和标准化机构不同,定义也有所不同,2016年末统一为美国SAE(Society of Automotive Engineers ,Inc.)给出的定义(0~5级共6个级别)。

表1 无人驾驶级别的定义(方案)

出自:
内阁官房IT综合战略室:2016年12月7日
修改「围绕无人驾驶级别的定义动向和今后的对策资料3(方案)」制定而成
http://www.kantei.go.jp/jp/singi/it2/senmon_bunka/detakatsuyokiban/dorokotsu_dai1/siryou3.pdf
※该链接仅有日语版。

表1 -1: 无人驾驶级别定义概要(方案)

级    别
概   要
安全驾驶相关监测和对应主体
驾驶员实施全部或者一部分驾驶任务。
SAE 0级
无自动化驾驶
驾驶员自己实施全部的驾驶任务
驾驶员
SAE 1级
辅助驾驶
进行系统前后或左右单一方面的车辆控制相关辅助任务
驾驶员
SAE 2级
部分驾驶自动化
进行系统前后、左右两方面车辆控制相关驾驶辅助任务
驾驶员
无人驾驶系统进行全部的驾驶任务
SAE 3级
带条件的
自动化驾驶
・系统进行全部的驾驶任务(在限定条件下)
・预备对应时期待驾驶者,对系统介入要求等
   作出适当的应答。
系统
(倒车时是驾驶员)
SAE 4级
高度自动化驾驶
・系统进行全部的驾驶任务(在限定条件下)
・预备对应时,不期待使用者作出应答。
系统
SAE 5级
完全自动化驾驶
・系统进行全部的驾驶任务(无限定条件)
・预备对应时,不期待使用者作出应答。
系统

※领域不仅指地理还包含环境、交通状况、速度、时间等条件。

表1 -2:实现市场化・服务的期望日期(方案) (政府民间ITS构想・道路地图2016技术比例的对比)

级别
预计能实现的技术(事例)
市场化期待日期
SAE 2级
自动变道
「半自动驾驶系统」
无人驾驶移动服务(远程类型•限定区域)
2017年
至2020年
至2020年
SAE 3级
「自动驾驶系统」
目标:2020年
SAE 4・5级
无人驾驶移动服务(专用空间•限定区域)
完全无人驾驶系统
至2020年
目标:2025年

「半自动驾驶系统」

(高速公路无人驾驶模式功能  驾驶员责任根据驾驶状况的不同系统有通知功能)

「自动驾驶系统」

(高速公路等一定条件下的无人驾驶模式 系统责任  驾驶员根据系统的要求进行对应)


「1级」「2级」中,通过电脑预先设定的标准判断用汽车上所安装的照相机、毫米波雷达、激光雷达等单个或多个传感器捕捉周围状况、动态是否危险,是否进行刹车等,进行单个或多个动作的结构。因为这个仅是通过安装在汽车内的系统来完成动作(认知•判断•操作),所以称之为「自主型系统」,也被称为ADAS(5)。这些级别驾驶员顶多承担监控、操作的义务,系统在必要时支持驾驶员驾驶。

図1 无人驾驶车辆  系统的构想图

出自:
专利局:2014年2月
2013年度专利申请技术发展趋势调查报告(概要)
修改「图 1-1 调查对象范围(构想图和技术俯视图)〈无人驾驶汽车构想图〉」制成
https://www.jpo.go.jp/shiryou/pdf/gidou-houkoku/25_automatic_driving.pdf
※该链接仅有日语版。

 

「3级」以上系统是驾驶主体,难易程度可以说大为不同。要求使用ADAS、人工智能AI提高图像识别精度(深度学习)、根据所有状况变化准确安全驾驶、确保从无人驾驶状态转换为司机驾驶时的安全(6)。

此外,研究仅靠ADAS无法防止的风险预测以及引入预防安全。举例来说,通过ADAS检测危险进行自动刹车。因此即便能够预防撞击,如果被后面车辆追尾就功亏一篑了。

举另外一个例子,必须要安全对应从摄像头和雷达无法检测的死角区域突然冲出来汽车、人等情况。

为此,

  • 汽车间通过通信连接共享信息保持安全车距
  • 通过安装在信号设备等道路一侧设备上的传感器,来使在摄像头和雷达检测区域外(包含死角)的汽车获知十字路口处车辆和人的移动信息
必须是通过信息共享、预见等能够预测、避免危险的结构。这结构 是ITS(Intelligent transport [transportation] system)的「协调型系统」统称为V2X(V2V、V2Iなど)(7),通过规定好的通信方式推进运用。在日本规定了ARIB STD-T109(760MHz频带)、在欧洲规定了IEEE802.11.P(5.9GHz频带)的交通系统固有的通信方式。ADAS是各汽车制造商通过展开技术实力的竞争,而V2X则是为了推进公共交通基础设施作用而研发的。

此外,也有考虑使用利用移动通信LTE和5G的TELEMATICS服务(8)。代替导航制作高精度化地图和3D化的立体地图(9),通过实时连接云端服务器可以对地图进行实时更新(也称为动态地图)(10)、研究使汽车正确安全驾驶的技术。也开始考虑其他各种各样的数据信息提供服务。

近来经常提及Connected CAR,与前面所提到的高度ADAS结合使用的无人驾驶完成形态是「5级」完全无人驾驶的构想。

如上所述,无线通信在从「3级」跨越到「5级」的过程中发挥了巨大的作用。完全无人驾驶技术成熟、广泛普及时代到来的话,可以想象到目前的信号设备将被代替,通过通信系统来控制汽车流,实现没有事故和堵车的交通社会。
       
  (5)   AADAS(Advanced Driver Assistance System:先进驾驶支持系统)
现在市场销售的汽车不叫ADAS,以制造商固有的名字、「○○驾驶系统」和「安全***」「###传感器」等命名。

       
  (6)
  系统无法对应的复杂情况下,突然让人来驾驶是否能够对应也是一个问题。
据某实验结果得知从系统发出警告到人做出反应最短需要4秒。即使发出警告在人没有对应的时嵌入自动停止功能。

       
  (7)
  据说V2V(Vehicle to Vehicle 汽车汽车间通信) V2I(Vehicle to Infrastructure 道路汽车间通信)等统称为V2X:Vehicle to X(everything) 将来将被强制性安装。
       
  (8)
  目前也有进行远程信息处理服务,被称为适用于无人驾驶中大容量、低延迟的传输系统 5G。好像与汽车IoT也有关联。
       
  (9)
  汽车驾驶需要厘米单位的详细地图数据和能够识别立体交叉的3D地图。一般认为制作包含生活道路在内的高精度地图时,会通过运用安装了传感器的汽车~道路信息,向云~其他汽车共享的方法等。综合来看汽车位置精度很重要,日本正在进行使用准天顶卫星系统「指引」等各种各样方法进行研究。
       
  (10)
  因为由于事故灾害以及施工等道路状况每时每刻都在发生着变化,因此产生了时常更新最新信息的想法。
       

図2 无人驾驶系统的发展蓝图

出自:
总务省:2016年6月3日
电波政策2020恳谈会(第3回)
资料3-1:服务事务委员会总结  概要
修改「实现Connected Car和无人驾驶系统的发展蓝图」刊登图像作成
http://www.soumu.go.jp/main_content/000423169.pdf
※该链接仅有日语版。


3. 汽车用高频电感器

如前所述,为实现无人驾驶,无线通信技术与汽车安全息息相关。或许可以稍微夸张点说通信技术是控制交通社会整体安全性的一环。为满足安全性要求,株式会社村田制作所重新审视每个元件可靠性,以汽车用符合AEC-Q200标准为基本,更加积极地推进满足汽车娱乐设备用到要求更高可靠性的动力总成/安全设备用元件。

特别是高频电感器是至今为止(今后)智能手机用具有巨大发展的电子元件,仅仅限定性地用于汽车用导航、汽车音响等信息娱乐设备用的电视、录音机收信等。今后将在预测无人驾驶时代的同时,不断扩充能够用于安全功能(图3中蓝色框的设备)的高可靠性高频电感器的产品阵容。

在LQP系列、LQG系列、LQW系列(图4)、目前智能手机、民生设备中广泛使用的系列按高可靠性顺序对应,在开展面向民生设备和车载安全设备的设计时,也不做大的设计变更,致力于合适的高可靠性高频电感器的商品化。


图3  车载用高频电感器安装在这些地方


村田制作所的高频电感器
详情请点击此处


汽车用产品阵容目前正在扩展中!敬请参考高频电感器相关技术论坛

绕线型RF(高频)电感器LQW系列的产品阵容

电感的基础 【第2讲】 电感器的作用1" 高频电感器"

电感的基础 【第4讲】 电感器的构造

电感的基础 【第5讲】 电感器的封装技术进行

Wire-Wound ( LQW Series )

Film ( LQP Series )

Multilayer ( LQG Series )


※本次介绍的信息只是尽可能浅显易懂地讲解了无人驾驶的一部分内容。但是无人驾驶相关技术信息在日益研发竞争中也不断发生变化,或许在写这篇文章到发布这篇文章的这段时间就会发生变化。敬请谅解!



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小寺 贞男