【最新版】自動運転の最重要コアセンサーまとめ LiDAR、ミリ波レーダ、カメラ

それぞれの強みや弱みは?


自動運転車や先進運転支援システム(ADAS)などでは、高精度カメラや光の先進技術を活用したレーザレーダであるLIDAR(ライダー)などのセンサーを活用し、車両周辺の環境を認識する。AI(人工知能)が自動運転車の「脳」なら、自動運転車の「目」はこれらのセンサーだ。この記事では、自動運転車に使われるセンサーや各センサーの仕組みについて解説する。







■コアセンサー①:カメラの仕組み・構造・用途

一般的に自動運転やADAS向けのカメラは車内にあるルームミラーの裏側などに配置されており、車両の進行方向を向いている。その場合、前方カメラはウインドガラスを挟んで前方の画像を撮影し、人工知能(AI)や画像処理用プロセッサが撮影した画像・映像の解析をリアルタイムで行う。この過程を経て、車両の前方に車両や障害物や人がいるかを検知することができる。

標識もカメラが認識することができるので、車両速度をコントロールすることにも利用できる。道路上ある白線の認識にも活用でき、車両のレーン逸脱を防ぐことにもつなげることが可能だ。

単眼カメラでは一般的に対象物までの距離の計測はできないが、複眼カメラではずれた視点から同時に撮影を行うことによって、距離を計測することも可能になると言われている。またカメラを使って前方だけではなく、路面の解析も行う企業も出てきた。

悪天候や夜間・逆光には不向き

一方、カメラで画像・映像を撮影するということは、基本的には人の目で見るという仕組みと類似の原理であることから、夜間や逆光に加え、濃霧、豪雨、豪雪などの悪天候の場合は検出能力が低下することが課題の一つとされている。

自動運転など向けのカメラを開発する主な企業

・ZMP:https://www.zmp.co.jp/
・デンソー:https://www.denso.com/jp/ja/
・ボッシュ:https://www.bosch.co.jp/pt/
・京セラ:https://www.kyocera.co.jp/
・ZF:https://www.zf.com/japan/
・パナソニック:https://panasonic.jp/
・日立製作所:http://www.hitachi.co.jp/
・クラリオン:https://www.clarion.com/jp/ja/top.html
・マグナ:https://www.magna.com/ja
・ITD LAB:http://itdlab.com/
・オムロン:https://www.omron.co.jp/

■コアセンサー②:ミリ波レーダの仕組み・構造・用途

自動運転技術に使われるセンサーの一つであるミリ波レーダ。「ミリ波」はとても波長の短い電波のことを指す。ミリ波レーダは、対象物に照射されて戻ってきた電波を検出し、対象物までの距離や方向を検出できる。スタンダートなミリ波レーダは、76GHz(前方検出用)、24GHz(後方や側方検出用)の電波を用いることが多い。

ミリ波レーダを構成するパーツとしては、ミリ波が透過する筐体カバーに内蔵されている「レドーム」と呼ばれるミリ波の送受信用アンテナやミリ波の信号を処理するRF回路、受信信号のデジタル化と演算処理を行う処理回路などとなっている。

反射率の弱い段ボールや発泡スチロールには不向き

ミリ波レーダは電波を使って検出するので、光源や天候に影響を受けずに検出特性を維持できたり、正確に対象物までの距離を計測できたりするメリットがある。しかし、物体の識別が困難だったり、電波の反射率の低い段ボール箱や発泡スチロールなどの検出が難しかったりするデメリットもある。

自動運転など向けのミリ波レーダを開発する主な企業

・デンソー:https://www.denso.com/
・ボッシュ:https://www.bosch.co.jp/
・パナソニック:https://panasonic.jp/
・富士通:http://www.fujitsu.com/
・日立オートモティブシステムズ:http://www.hitachi-automotive.co.jp/
・キーコム:http://www.keycom.co.jp/
・日本電産エレシス:http://www.nidec-elesys.com/
・Metawave(英語):https://www.metawave.co/

■コアセンサー③:LiDARの仕組み・構造・用途

LiDARとは「Laser Imaging Detection and Ranging(レーザ画像検出と測距)」の略語で、「ライダー」と読む。レーザ光(赤外線)をパルス状に照射し、対象物に反射されて戻ってくる時間によって距離を計測するセンサーで、「レーザレーダ」と呼ばれることもある。

「スキャンLiDAR」と呼ばれるセンサーもあり、こちらは対象物の方位も検出できる。検出する方法は、可動ミラーを用いて細く絞ったレーザ光の方向を変更してスキャンする。LiDARはミリ波レーダと比較すると、波長の短い電磁波となる赤外光を用いるため、検出の際の空間分解能が高い。

電波の反射率が低い段ボール箱などの検出も可

LIDARはレーザ光を使うため、電波の反射率が低い段ボール箱、木材、発泡スチロールなども検出が可能となっている。高い空間分解能で距離と方位を検出するまたスキャンLIDARは、対象物の検出以外にも、対象物間のフリースペースも検出できる。

自動運転など向けのLiDARを開発する主な企業

・デンソー:https://www.denso.com/jp/ja/
・ボッシュ:https://www.bosch.co.jp/pt/
・東芝:https://www.toshiba.co.jp/
・パイオニア:https://jpn.pioneer/ja/
・リコー:http://www.ricoh.co.jp/
・ヴォレオ:http://www.valeo.co.jp/
・Velodyne LiDAR(英語):https://velodynelidar.com/
・Luminar(英語):https://www.luminartech.com/

【参考】LiDARの開発には自動車メーカーやベンチャー企業、スタートアップ企業が激しい競争を繰り広げている。大手メーカーによる新興企業の買収も盛んだ。詳しくは「自動運転の「目」は800万円!?次世代センサーLiDARの最前線を追う|自動運転ラボ 」を参照。

■コアセンサー3種類、一層の技術発展へ

記事では自動運転を実現させるコアセンサーを3種類紹介してきた。それぞれに強みが弱みもあり、複合的に作動させることにより、自動運転車の実現に近づいていく。今後の各センサーの技術開発に着目していきたい。







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