为何传感器对自动驾驶如此重要？

要实现充满自动驾驶车辆的道路，我们仍有很长的路要走。目前的传感器能力虽然很有帮助，但在涉及到自动驾驶车辆时，还是相对初级的。

也就是说，在过去的几年里，汽车行业已经取得了巨大的进步。如果你在五六年前推出一辆全新的汽车，它可能包含大约60到100个传感器。今天，这个数字已接近200个或更多。随着车辆继续变得更加智能，传感器的演变和复杂性也随之变化，并将随着新功能的普及而继续增长。

为了推动自动驾驶汽车的发展，技术供应商和车厂正在考虑各种挑战，如传感器的退化、行业标准的合作，以及在车辆的生命周期内对软件的网络安全防御的维护/保养。

汽车行业的竞争

OEM面临的最大挑战之一是跟上传感器和数据发展的快速步伐。传感器需要为汽车系统提供必要的数据置信度，以满足设计要求。

在充斥着大量司机、行人、自行车和摩托的密集大都市道路中驾驶，需要车辆在瞬间做出决定，停车或转向以避免撞上行人或其他车辆。因此，我们开始看到传感器融合发挥作用，在ADAS反应的时间内，通过消耗和解释各种数据输入，做出人类驾驶员可能无法做出的决定。

在传感器制造的初步阶段，车厂也必须遵守汽车功能安全标准，以防止芯片或软件故障。ISO 26262是车规标准，规定了OEM和供应商必须遵循的开发流程，达到功能安全标准。通过遵守ISO 26262，OEM和供应商提供保证，他们的设备将在预期的时间内执行。

传感器退化的挑战不断变化的传感器领域的另一个方面是传感器退化。传感器退化是自动驾驶汽车的一个自然部分，特别是考虑到今天的车辆通常有10到15年的寿命。退化的主要原因包括传感器的一般磨损、恶劣的工作环境，以及其他电子系统元件的退化。

车厂和技术供应商需要考虑激光雷达、摄像头、超声波等传感器在车辆的整个预期寿命内，能否达到与新车时相同甚至更高的性能水平。他们还必须回答如果传感器开始失效会发生什么（即，如何提醒司机，建立安全功能等）。为了对抗退化，OEM需要对车辆内的半导体和其他部件进行建模和设计，以便在许多不同的环境中创建预测的故障率和替代方案。

网络安全的困扰

在确保自动驾驶车辆传感器的安全时，有几个不同的因素需要考虑。黑客入侵自动驾驶汽车始终是一个令人担忧的问题，应该加以解决，但另一个不太明显的安全因素是攻击者影响嵌入车辆的机器学习技术，使其以恶意方式作出反应。

例如，英国的一项研究引入了一个视频广告牌，该广告牌被篡改为显示一个停车标志，时间短至几分之一秒。自动驾驶车辆会感应到停车标志并停车，因为它们能够接收到该图像，并以与感应到道路上的停车标志相同的方式对其作出反应。然而，人类司机将无法对该图像作出反应，如果前面的自动驾驶车辆在没有警告或明显理由的情况下突然停止，就会产生潜在的危险。这些“幻影物体”有可能伤害司机和行人，这只是车厂在保证自动驾驶车辆安全方面面临的另一个挑战。

为了加强对传感器漏洞的防范，NHTSA建议汽车行业遵循美国国家标准与技术研究所（NIST）记录的网络安全框架。该框架提出了一个分层的网络安全方法，围绕这些关键功能：识别、保护、检测、响应和恢复。

系统设计者必须保障系统运行，同时在与司机共享警报方面取得适当的平衡。考虑到ADAS，它被设计用来警告司机道路上即将发生的危险以及潜在的系统故障。通常情况下，由于安全漏洞导致的系统错误会引发召回，这需要去经销商那里，对于车厂来说，可能是一个昂贵的修复成本。一个更好的方法是在安全方面进行建设，以防止恶意行为首先导致错误的发生。

随着这些设备的复杂性和能力的增加，网络安全攻击的不同途径也将相应增加。设计师和车厂将需要更新他们的防御措施，管理这些类型的意外反应，以防止这些非传统的网络攻击。这种防御的一部分应该是一个强大的软件生命周期管理计划，它允许组织应用从他们的经验中获得的教训。这一理念同样适用于传感器本身的物理性能，以防止退化。

随着自动驾驶汽车变得越来越普遍，将有更多的法规发挥作用，以及各种消费者的习惯，这将有助于塑造市场的未来。随着我们继续看到自动驾驶汽车进入主流，与传感器融合领域的进展保持同步是具有挑战性的，但也是必要的。