ADAS風潮席捲全球　自駕車感知融合辨識更精準

自駕車是近幾年產業相當熱門的議題，不論是傳統車廠還是科技大廠皆在自駕車市場有所布局。不過，目前市面上的車輛自駕功能仍多以Level 2等級或以下為主，而自駕車牽涉到的層面相當廣泛，除了需有足夠的感測、通訊與運算處理技術支援，政府對於自駕車測試、責任歸屬相關法規以及政策的訂定，也都會影響自駕車發展進程。

市場調查機構Gartner指出，自駕車至少還要到2025年後才會到達成熟期以及高峰期，不過為奪得市場先機，全球科技大廠包括英特爾(Intel)、三星(Samsung)、輝達(NVIDIA)都已紛紛投入布局。歐盟、美國、中國以及日本等國政府，也都設立相關政策以及測試場域，來推動自駕車的發展。

工研院產科國際所智慧車輛與系統研究部經理石育賢(圖1)表示，自駕車場域以及政府法規將是整體產業發展的關鍵。以全球自駕車發展來看，目前美國開放測試的城市最多，包括加州、德州、賓州以及佛羅里達州等；在歐洲，歐盟各國也已簽訂自動駕駛領域合作宣言，預計將於2019年訂定歐洲各國自動駕駛實用化及統一做法。

而2020年東京奧運更被視為自駕車發展的關鍵指標。據悉，日本政府已針對Level 4以上的自駕車、3D自動駕駛地圖以及對應之監理沙盒規畫指導原則。而日本無人駕駛計程車Robot Taxi也已於2016年開始在東京以及神奈川縣等特定地區測試，是否能如期在2020年東京奧運期間正式運行也成為自駕車技術發展進程的指標之一。

混合式運算融合感測技術

感知融合、路徑規畫、控制決策是自駕車最重要的系統。隨著自駕車的演進，一台車所需的感測裝置也越來越多，預估2020年平均每台汽車中將會嵌入多達200餘個感測器。因此，除了須不斷提升感測器辨識精度，如何妥善運用攝影機、雷達(Radar)、光達(LiDAR)以及超音波等感測器的優勢進行感知融合，並透過運算系統將不同感測裝置的大量資料進行運算，生成取代人眼的視覺感知訊息，是自駕車演進的關鍵。

工研院資通所生醫與工業積體電路技術組長黃立仁說明，在上述感測器中，攝影機技術最為成熟，成本也相對較低，能夠分辨顏色、標線、交通號誌等。但攝影機容易受到環境光線以及氣候等因素影響，且攝影機雖然能描繪物體的全貌，但無法準確判定物體距離；且攝影機所需的運算效能龐大，以解析度約2.3m/Pixel的攝影機來說，就需3.12Gbps的資料處理量。

而雷達主要用以偵測物體的距離以及速度，汽車雷達使用的頻率範圍主要為24GHz與76~77GHz，分別應用於中短距離以及遠距離的偵測。雷達的特性正好與攝影機相反，其所需的資料處理量不大，不易受氣候影響，且能偵測物體距離，但無法繪出物體全貌也無法清楚辨識物體。因此，目前業界擬結合攝影機與雷達，使其特性互補，提升感測的精確性。

光達成本/尺寸問題待解

光達具有量測距離遠、高精度、高辨識度等優點，不受環境照度影響，又能同時感測周遭障礙物形狀以及距離等資訊，並建立3D地理資訊模型，使之成為自駕車感測技術中最受矚目者。然而，目前光達發展尚不成熟，單顆成本居高不下，因此難以商用化。以Velodyne光達感測器而言，目前32線程(beam)的光達單價超過4萬美元，64線程的光達更高達8萬美元以上，單顆光達成本就超過平價轎車的售價。

此外，業界對於部署在自駕車的光達形式也還沒有共識。傳統機械式旋轉光達(圖2)，採360度旋轉以偵測周遭環境，是目前發展相對成熟的形式。但黃立仁指出，機械式旋轉光達受限於龐大的尺寸，只能布建在車頂；且機械式旋轉光達使用久了之後，旋轉值可能會有偏差，但目前仍難以預估其偏差的數值，因此能否通過車規認證、順利商用化，都是一大疑慮，而他也進一步表示，光達整車布建成本至少須降至1,000美元，才有可能導入自駕車並進行量產。

因應上述問題，目前部分廠商如Quanergy轉而開發固態式光達(Solid State LiDar)，以二維陣列組成多個光學單元，透過光學相位變化控制雷射光角度，來取代傳統機械式旋轉構造，達到廣角掃描功能，同時縮小光達感測器尺寸(圖3)。而Quanergy宣稱，旗下固態式光達成本將從單顆1,000美元，逐步下調至100美元。黃立仁則預估，固態式光達尺寸微縮後，單顆成本會落在250美元左右，布建方式會採多顆(約4顆，或4顆以上)安裝在車身四周。

由於各感測技術各有其優缺點，難以利用單一技術精準偵測與辨識物體，因此未來自駕車感知層的運算平台，將採混合式架構發展。黃立仁進一步說明，感測器仍會朝智慧化發展，以進行初步的資料處理，但必須藉由中央處理平台整合各感測器收集而來的資料，才能有效利用不同感測技術的優勢，確保在各種環境下都能精準判斷物體的距離、速度、顏色以及形狀等，提升自駕車安全性。

尋找台灣發展機會　零組件市場須升級轉型

台灣車用電子市場產值近2,000億元，車輛零組件市場產值約2,200億元。然而，在自駕車的發展浪潮下，傳統零組件市場也面臨電控與電子升級與轉型的迫切需求，必須藉由技術輔導產業創新與升級，以提供智慧車燈、智慧輪胎或智慧底盤等組件，才得以在市場中生存。

石育賢表示，台灣在影像處理及感測器技術都累積相當的基礎，具備產製與開發新產品的能力。他認為台灣資通訊(ICT)產業具備相當的條件，能提供自駕車所需的元件與模組，因此短期內，可以開發ADAS模組、整合系統進入市場，並以開發全自動駕駛系統、提供整車設計為中長期目標。在應用市場方面，可以鎖定特定場域與創新應用，例如偏鄉接駁與物流服務等。藉由政府資源整合產學研的能量，培養軟硬體核心技術與人才，並落實自主化技術，發展關鍵次系統產品，帶動利基應用市場發展。

此外，台灣車用零組件市場還面臨另一向難題，即多數車用電子廠商多於後裝車載系統的開發，然而，隨著自駕車技術的演進，預估未來自駕車的前裝車用電子系統比例將增加到40%以上，傳統零組件業者若僅鎖定後裝市場將會面臨龐大的衝擊。

針對上述問題，石育賢建議，業者可以分三個階段逐步投入自駕車車用零組件市場，先以後裝獨立售後維修服務(AM)投入市場，然AM容易遇到仿冒的問題，因此待產品發展到一定程度時可轉型為原廠委託售後維修服務(OES)廠商。而他也建議有心投入自駕車零組件市場的業者，可和法人合作並運用相關平台，習得進入車廠供應鏈的經驗，並在產品成熟、品質穩定後，爭取從OES投入前裝市場的機會。

而從政策與法規方面來看台灣自駕車發展，交通部運輸研究所副組長吳東凌(圖4)指出，行政院已於日前公告道路交通安全規則第二十條修正草案，擬開放有自駕車測試需求的合法公司、工廠或汽車研究機構，申請試車牌照。希望能參考美國、日本以及新加坡等國的自駕車試行經驗，推動台灣自駕車發展。

此外，吳東凌也從目前的發展趨勢分析，台灣自駕車初期發展會以大眾運輸工具為主。他進一步說明，自駕車將會以雙模營運模式率先導入大眾運輸系統，即在主要運輸道路上以自動駕駛為主，司機則輔助駕駛；在分支線上則以司機駕駛為主，自動駕駛為輔。而目前德國賓士以及Toyota也已分別在荷蘭與日本展開自駕公車的測試計畫。