自動(dòng)駕駛感知系統(tǒng)

王田 許瑞雪

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

關(guān)鍵詞：自動(dòng)駕駛;傳感器;專(zhuān)利分析

1 自動(dòng)駕駛感知系統(tǒng)簡(jiǎn)介

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

攝像頭，對(duì)汽車(chē)周?chē)h(huán)境成像，得到環(huán)境信息的二維或三維圖像，在道路標(biāo)志識(shí)別方面的作用無(wú)法替代。全景成像、雙目視覺(jué)技術(shù)，豐富了識(shí)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(zhǔn)確。

激光雷達(dá)，使用TOF技術(shù)，通過(guò)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(lái)的激光束，來(lái)測(cè)量車(chē)輛與物體間的距離，感知車(chē)輛周?chē)h(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(shì)。

毫米波雷達(dá)，同樣采用TOF測(cè)距原理，感知目標(biāo)物體與車(chē)輛間的距離，其波束較窄，可以針對(duì)特定區(qū)域獲取細(xì)節(jié)，同時(shí)具有較強(qiáng)的穿透力，針對(duì)雨霧有較好的抗干擾能力。

另外，超聲波雷達(dá)，也是常見(jiàn)的車(chē)載傳感器，通常在停車(chē)入庫(kù)場(chǎng)景下檢測(cè)車(chē)輛前后、橫向障礙物，也在高速巡航場(chǎng)景下檢測(cè)相鄰車(chē)道車(chē)輛較近時(shí)予以提醒，其應(yīng)用潛力有待進(jìn)一步挖掘。

2 自動(dòng)駕駛傳感器專(zhuān)利分析

2.1 專(zhuān)利創(chuàng)新動(dòng)態(tài)分析

圖1示出了自動(dòng)駕駛傳感器技術(shù)在全球及中國(guó)專(zhuān)利創(chuàng)新動(dòng)態(tài)（incopat數(shù)據(jù)庫(kù)，檢索時(shí)間截止2020年5月16日，由于部分專(zhuān)利申請(qǐng)尚未公開(kāi)，近兩年的專(zhuān)利申請(qǐng)量有一定下降），可以看出，攝像頭、激光雷達(dá)，毫米波雷達(dá)的國(guó)內(nèi)與全球的申請(qǐng)量變化趨勢(shì)相似，2014年之前保持較為平穩(wěn)的增長(zhǎng)態(tài)勢(shì)，在2014年后，進(jìn)入了快速發(fā)展期，專(zhuān)利申請(qǐng)量增長(zhǎng)幅度較快。其中，攝像頭技術(shù)應(yīng)用較早范圍較廣，申請(qǐng)量最高，最先出現(xiàn)申請(qǐng)量高峰，目前已向平穩(wěn)期過(guò)度;而激光雷達(dá)的申請(qǐng)量高峰出現(xiàn)最晚，預(yù)示著該項(xiàng)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?qǐng)數(shù)量方面，中美兩國(guó)遙遙領(lǐng)先于其他國(guó)家，中美作為世界的汽車(chē)技術(shù)大國(guó)和汽車(chē)生產(chǎn)大國(guó)，市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)激烈，世界范圍內(nèi)各企業(yè)對(duì)中美市場(chǎng)的專(zhuān)利布局較為重視;在專(zhuān)利申請(qǐng)的活躍度（專(zhuān)利申請(qǐng)量的近三年均值與近十年均值的比值）方面，中國(guó)作為汽車(chē)技術(shù)迅速崛起的國(guó)家，國(guó)內(nèi)申請(qǐng)活躍，也吸引了眾多國(guó)外企業(yè)來(lái)華布局。三種傳感器技術(shù)比較而言，激光雷達(dá)的專(zhuān)利申請(qǐng)活躍度在各區(qū)域均處于最高水平，說(shuō)明此項(xiàng)技術(shù)正處于研發(fā)力度大，技術(shù)發(fā)展快，專(zhuān)利布局加緊階段。

2.3 創(chuàng)新主體分析

在自動(dòng)駕駛傳感器技術(shù)全球排名前十的申請(qǐng)人中，車(chē)企和零部件供應(yīng)商的申請(qǐng)量領(lǐng)先，現(xiàn)代、通用、日產(chǎn)、福特等大型汽車(chē)廠(chǎng)商具備技術(shù)優(yōu)勢(shì)和市場(chǎng)優(yōu)勢(shì)，重視專(zhuān)利布局;電裝、戴姆勒、麥格納均為汽車(chē)零部件及系統(tǒng)的頂級(jí)供應(yīng)商，依靠技術(shù)積累，在專(zhuān)利競(jìng)爭(zhēng)中占據(jù)重要地位。激光雷達(dá)方面，Waymo和谷歌表現(xiàn)搶眼，均為Alphabet的子公司，在自動(dòng)駕駛技術(shù)方面技術(shù)優(yōu)勢(shì)明顯，專(zhuān)利布局意識(shí)強(qiáng)。毫米波雷方面，國(guó)內(nèi)的車(chē)企以及高校占據(jù)3個(gè)席位，國(guó)內(nèi)技術(shù)研發(fā)追趕態(tài)勢(shì)明顯。

國(guó)內(nèi)自動(dòng)駕駛傳感器技術(shù)國(guó)內(nèi)排名靠前的申請(qǐng)人，高校和車(chē)企占據(jù)絕對(duì)優(yōu)勢(shì)，科技企業(yè)緊隨其后。長(zhǎng)安大學(xué)、吉林大學(xué)、江蘇大學(xué)均有相應(yīng)的研發(fā)團(tuán)隊(duì)，具備一定的創(chuàng)新能力;奇瑞汽車(chē)、吉利汽車(chē)是國(guó)內(nèi)重要的汽車(chē)制造企業(yè)，也在積極進(jìn)行專(zhuān)利布局;百度、北京智行者是國(guó)內(nèi)創(chuàng)新型科技公司，百度致力于多傳感器融合設(shè)計(jì)，北京智行者致力于自動(dòng)駕駛決策控制，研發(fā)投入力度大，專(zhuān)利布局意識(shí)強(qiáng)。

2.4 專(zhuān)利價(jià)值分析

選擇自動(dòng)駕駛傳感器技術(shù)方面申請(qǐng)量和活躍度均領(lǐng)先的中美兩國(guó)，對(duì)發(fā)明授權(quán)專(zhuān)利進(jìn)行價(jià)值比對(duì)分析。以授權(quán)專(zhuān)利的首權(quán)字?jǐn)?shù)來(lái)反映權(quán)利要求的保護(hù)范圍，進(jìn)而體現(xiàn)法律上對(duì)競(jìng)爭(zhēng)者的限制程度，一定程度上能夠評(píng)價(jià)專(zhuān)利價(jià)值。

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

3 小結(jié)

本文對(duì)自動(dòng)駕駛感知系統(tǒng)中的攝像頭、激光雷達(dá)、毫米波雷達(dá)等主要傳感器進(jìn)行了功能介紹，從創(chuàng)新動(dòng)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(zhuān)利布局情況，并通過(guò)中美發(fā)明授權(quán)專(zhuān)利首權(quán)字?jǐn)?shù)對(duì)比，在一定程度上反映出中美專(zhuān)利價(jià)值度。

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注：許瑞雪等同第一作者