自動駕駛感知系統(tǒng)

王田 許瑞雪

摘 要：本文對自動駕駛感知系統(tǒng)中的攝像頭、激光雷達、毫米波雷達等主要傳感器進行了功能介紹，從創(chuàng)新動態(tài)、創(chuàng)新區(qū)域、創(chuàng)新主體、專利價值等維度對三種傳感器進行了專利布局分析，從專利分析的角度為相關(guān)技術(shù)的研發(fā)和專利布局提供參考。

關(guān)鍵詞：自動駕駛;傳感器;專利分析

1 自動駕駛感知系統(tǒng)簡介

自動駕駛中，攝像頭、激光雷達、毫米波雷達、超聲波雷達等多種傳感器協(xié)同工作，融合測量結(jié)果輔助進行決策控制，代替駕駛員感知外界環(huán)境，協(xié)作保證行車安全。

攝像頭，對汽車周圍環(huán)境成像，得到環(huán)境信息的二維或三維圖像，在道路標志識別方面的作用無法替代。全景成像、雙目視覺技術(shù)，豐富了識別的環(huán)境信息;深度學(xué)習(xí)算法的應(yīng)用，使得環(huán)境感知更為準確。

激光雷達，使用TOF技術(shù)，通過向環(huán)境中的物體發(fā)射激光束和接收從物體上反射回來的激光束，來測量車輛與物體間的距離，感知車輛周圍環(huán)境，形成三維的環(huán)境信息，在三維建模方面具有較大優(yōu)勢。

毫米波雷達，同樣采用TOF測距原理，感知目標物體與車輛間的距離，其波束較窄，可以針對特定區(qū)域獲取細節(jié)，同時具有較強的穿透力，針對雨霧有較好的抗干擾能力。

另外，超聲波雷達，也是常見的車載傳感器，通常在停車入庫場景下檢測車輛前后、橫向障礙物，也在高速巡航場景下檢測相鄰車道車輛較近時予以提醒，其應(yīng)用潛力有待進一步挖掘。

2 自動駕駛傳感器專利分析

2.1 專利創(chuàng)新動態(tài)分析

圖1示出了自動駕駛傳感器技術(shù)在全球及中國專利創(chuàng)新動態(tài)（incopat數(shù)據(jù)庫，檢索時間截止2020年5月16日，由于部分專利申請尚未公開，近兩年的專利申請量有一定下降），可以看出，攝像頭、激光雷達，毫米波雷達的國內(nèi)與全球的申請量變化趨勢相似，2014年之前保持較為平穩(wěn)的增長態(tài)勢，在2014年后，進入了快速發(fā)展期，專利申請量增長幅度較快。其中，攝像頭技術(shù)應(yīng)用較早范圍較廣，申請量最高，最先出現(xiàn)申請量高峰，目前已向平穩(wěn)期過度;而激光雷達的申請量高峰出現(xiàn)最晚，預(yù)示著該項技術(shù)的發(fā)展前景廣闊。

2.2 創(chuàng)新區(qū)域分析

在全球?qū)＠暾垟?shù)量方面，中美兩國遙遙領(lǐng)先于其他國家，中美作為世界的汽車技術(shù)大國和汽車生產(chǎn)大國，市場競爭激烈，世界范圍內(nèi)各企業(yè)對中美市場的專利布局較為重視;在專利申請的活躍度（專利申請量的近三年均值與近十年均值的比值）方面，中國作為汽車技術(shù)迅速崛起的國家，國內(nèi)申請活躍，也吸引了眾多國外企業(yè)來華布局。三種傳感器技術(shù)比較而言，激光雷達的專利申請活躍度在各區(qū)域均處于最高水平，說明此項技術(shù)正處于研發(fā)力度大，技術(shù)發(fā)展快，專利布局加緊階段。

2.3 創(chuàng)新主體分析

在自動駕駛傳感器技術(shù)全球排名前十的申請人中，車企和零部件供應(yīng)商的申請量領(lǐng)先，現(xiàn)代、通用、日產(chǎn)、福特等大型汽車廠商具備技術(shù)優(yōu)勢和市場優(yōu)勢，重視專利布局;電裝、戴姆勒、麥格納均為汽車零部件及系統(tǒng)的頂級供應(yīng)商，依靠技術(shù)積累，在專利競爭中占據(jù)重要地位。激光雷達方面，Waymo和谷歌表現(xiàn)搶眼，均為Alphabet的子公司，在自動駕駛技術(shù)方面技術(shù)優(yōu)勢明顯，專利布局意識強。毫米波雷方面，國內(nèi)的車企以及高校占據(jù)3個席位，國內(nèi)技術(shù)研發(fā)追趕態(tài)勢明顯。

國內(nèi)自動駕駛傳感器技術(shù)國內(nèi)排名靠前的申請人，高校和車企占據(jù)絕對優(yōu)勢，科技企業(yè)緊隨其后。長安大學(xué)、吉林大學(xué)、江蘇大學(xué)均有相應(yīng)的研發(fā)團隊，具備一定的創(chuàng)新能力;奇瑞汽車、吉利汽車是國內(nèi)重要的汽車制造企業(yè)，也在積極進行專利布局;百度、北京智行者是國內(nèi)創(chuàng)新型科技公司，百度致力于多傳感器融合設(shè)計，北京智行者致力于自動駕駛決策控制，研發(fā)投入力度大，專利布局意識強。

2.4 專利價值分析

選擇自動駕駛傳感器技術(shù)方面申請量和活躍度均領(lǐng)先的中美兩國，對發(fā)明授權(quán)專利進行價值比對分析。以授權(quán)專利的首權(quán)字數(shù)來反映權(quán)利要求的保護范圍，進而體現(xiàn)法律上對競爭者的限制程度，一定程度上能夠評價專利價值。

美國發(fā)明授權(quán)專利中，首權(quán)為100-200字的占比最高，而中國授權(quán)發(fā)明專利中，首權(quán)為300字以上占比最高;在首權(quán)字數(shù)小于100字的發(fā)明授權(quán)專利中，美國的專利數(shù)量占比遠高于中國，在一定程度上反映出自動駕駛傳感器技術(shù)方面美國發(fā)明授權(quán)專利整體上具備較高價值。導(dǎo)致這一現(xiàn)象的原因可能在于美國主要申請人多為企業(yè)，而中國主要申請人多為高校，企業(yè)相對高校而言，更為注重專利保護以及專利成果轉(zhuǎn)化。

3 小結(jié)

本文對自動駕駛感知系統(tǒng)中的攝像頭、激光雷達、毫米波雷達等主要傳感器進行了功能介紹，從創(chuàng)新動態(tài)、創(chuàng)新區(qū)域、創(chuàng)新主體等角度展示了傳感器技術(shù)的發(fā)展現(xiàn)狀和專利布局情況，并通過中美發(fā)明授權(quán)專利首權(quán)字數(shù)對比，在一定程度上反映出中美專利價值度。

參考文獻：

[1]王樹鳳，張鈞鑫，劉宗鋒.基于改進人工勢場法的智能車輛超車路徑規(guī)劃研究[J].汽車技術(shù)，2018（03）.

[2]汪波，張建勛，侯之旭.應(yīng)用人工勢場算法的智能車路徑規(guī)劃[J].重慶理工大學(xué)學(xué)報（自然科學(xué)），2015（06）.

注：許瑞雪等同第一作者