自動運転車に搭載必須のハードウェアまとめ

先進運転支援システム（ADAS）の搭載も珍しくない状況になってきている中、完全自動運転車の開発に向け、世界中で車載ハードウェアの開発が進められている。

自動運転車の安全走行を実現させる上で欠かせないハードウェアは多々ある。「カメラ」「ミリ波レーダー」「LiDAR」「GPS」「ストレージ」などだ。この記事では各ハードウェアの役割について一つずつ解説していく。

■カメラの役割と特徴は？

車内向けカメラ

「車内向けカメラ」は一般的に運転手や乗員を監視するためのものだ。

特に自動運転レベル3（条件付き運転自動化）ではシステムによる運転手の監視が不可欠となる。人は緊急時にいつでもシステムと運転を代われる状態を維持しなければならないため、システム側も人間がそういう状態にあるか常に検知していなければならない。

また無人で自動運転が可能になるレベル4（高度運転自動化）以上でも、ドライバーが同乗者の状態に配慮して運転を行うように、システムが乗員の状態を把握することが重要なため、車内向けカメラは必要となる。

車外向けカメラ

車外向けカメラは自動車の周囲を撮影し、その画像・動画はAI（人工知能）によって解析される。この解析により、車両周辺の車両や障害物、歩行者などを検知することが可能となる。

カメラは標識の認知にも役立ち、例えば制限速度をシステムに守らせるためなどにも使用される。道路上の白線を認識して車両がレーンから逸脱することを防ぐ際にも活用される。

単眼カメラでは対象物までの距離を測定することはできないが、複眼カメラで違う視点から同時に対象物を撮影すれば、視差により距離を計測することも可能になると言われている。

カメラは基本的に「人の目で見る仕組み」と似た原理であり、夜間や逆光、濃霧、豪雨、豪雪など悪天候の場合には検出力が低下するのが課題だ。

■ミリ波レーダーの役割と特徴は？

対象物に照射して戻ってきた電波を検出して対象物までの距離や方向を計測する。電波を用いるため光源や天候に影響されず、対象物までの距離を正確に計測できる。一方で物体の識別が難しかったり、電波の反射率が低い段ボール箱や木材、発泡スチロールなどの検出が困難だったりする。

■LiDARの役割と特徴は？

LiDARは「Laser Imaging Detection and Ranging」（レーザー画像検出と測距）の略で、「ライダー」と読む（「リーダー」と読み間違いやすいので注意）。レーザー光をパルス状に照射し、対象物に当たって戻る時間で距離を計測する。電波の反射率が低い段ボール箱や木材、発泡スチロールなども検出可能だ。

■GPSの役割と特徴は？

GPS（全地球測位システム）は自車位置を特定するために活用される。完全自動運転の達成にはGPSによる高精度な測位が不可欠だ。

山間部やトンネルなどではGPSの測位精度が低下することが課題とされており、現在GPSが使えない状況での自動運転技術の開発も進められていることも知っておきたい。

■ストレージの役割と特徴は？

ストレージとは「記録装置」のことだ。自動運転車ではデータ保存や通信が重要な要素で、車載ストレージが欠かせない。

自動運転やコネクテッドサービスによって生成されるデータ量は膨大で、高速通信が可能な「5G」が利用されれば一度に送受信するデータ量も増える。そのため今後は車載ストレージの大容量化が求められ、2022年には1台あたり2TB以上のストレージが必要になるという予測もある。同時に、データ処理の高速化など高性能化も必須だ。

■【まとめ】今後繰り広げる価格競争にも注目

完全自動運転の実現を目標として、欧米や日本、中国、イスラエルなど世界中で各ハードウェアの技術革新が進んでいる。

また今後は各ハードウェアの進化によって搭載が不要になるセンサーなどが出てくる可能性もある。ハードウェアにはそれぞれに強みや弱みがあり、現在は複合的に作動させるのが常套手段だが、一つのセンサーが複数のセンサーの役割を果たせるようになる可能性もあるためだ。

日本でもいよいよ自動運転レベル3が解禁される。市販化には各ハードウェアの低価格化も重要なポイントで、センサー開発企業などが今後繰り広げる価格競争についても注目していきたい。