盖世汽车讯 人类可以用眼睛和耳朵来捕捉交通中的潜在危险，自动驾驶汽车也需要完成一样的任务，不过就需要一大堆传感器的帮助。然而，随着传感器数量的增加，安装此类传感器的空间也需要增加，这往往就无法与汽车设计师的理念兼容。现在，据外媒报道，德国弗劳恩霍夫应用研究促进协会（Fraunhofer-Gesellschaft）的研究人员发明了一种可以以一种不显眼地方式将特定传感器集成到汽车中的方法，该解决方案就是将光学车灯、雷达和激光雷达结合融入到汽车前灯中。

前灯与雷达和激光雷达结合，实现节省空间的驾驶辅助系统（图片来源：弗劳恩霍夫应用研究促进协会）

如今的汽车能够在不要求驾驶员介入的情况下承担越来越多的功能，巡航控制系统能够自动让车辆与前车保持距离，车道偏离预警系统能够在必要时纠正车辆的行驶路线，如果驾驶员被发现无法执行驾驶任务时，车辆还会启动紧急制动。而这一切都需要依靠乘客区安装的摄像头和散热器格栅上安装的雷达传感器才能成为可能，未来，汽车还能够自己完成更多的任务。要实现这一目标就意味着需要使用更多的传感器，但是汽车设计师们并不热衷于在汽车格栅上塞满传感器。

将雷达和激光雷达传感器集成至汽车前灯中

包括高频物理和雷达技术研究所在内的德国弗劳恩霍夫应用研究促进协会旗下五个研究所合作了一个智能汽车前灯项目（Smart Headlight），创造了一种既节省空间又能尽可能隐藏传感器，同时不影响传感器发挥功能或性能的方法。该项目的目标是为汽车驾驶辅助系统研发一个集成传感器的前灯，而且该系统需要结合一系列传感器元素以及自适应照明系统。该项目有望提升传感器识别道路上物体（特别行人等道路使用者）的能力。例如，将激光雷达传感器应用于电子刹车辅助或车距控制系统中。

Fraunhofer FHR研究所的研究员Tim Freialdenhoven表示：“我们正在将雷达和激光雷达集成至已经安装好的汽车前灯中。更重要的是，此类汽车前灯还能够确保光学传感器和光源实现最佳传输，同时保持此类光学传感器和光源的清洁。”激光雷达（光探测与测距）传感器的工作原理是确定激光脉冲发射和接收反射光之间的时间，从而实现精确的距离测量。

打造汽车前灯传感器的第一步是设计一个适合集成汽车技术的激光雷达系统，这需要考虑到这样的一个事实，即通过汽车前灯照到路面上的灯光不能被两个额外的传感器阻挡，即使负责发光的LED灯被安装到汽车前灯后方。因此，研究人员将激光雷达传感器安装到车灯外壳的顶部，雷达传感器这安装到车灯外壳的底部。与此同时，来自两个传感器系统的光束需要遵循与LED灯相同的路径，由于所有的光束波长都不同，因此实现该目标十分困难。一般而言，汽车前灯的可见光波长范围为400至750纳米之间，而红外激光雷达光束的波长范围为860至1550纳米之间，与可见光的范围接近。此外，雷达光束的波长为4毫米。

三种光束合成在一起的3D图（图片来源： 弗劳恩霍夫应用研究促进协会 ）

Freialdenhoven表示：“这三种波长需要同轴合并，即沿着同一条轴合并，即需要多光谱合成器。”以同轴的方式引导光束对于防止视差误差至关重要，而视差误差通常很难解决。此外，与同轴结构相比，将传感器挨个排列会占用更多的空间，因此，研究人员正采用双合成器来解决该问题。为了将LED光和激光雷达光结合起来，该解决方案采用了一个带有特殊涂层的二色镜，通过波长反射性反射的方式沿着同一轴引导两个光束，并在第二个合成器中实现同样的效果，尽管由于波长差异巨大，方式更为复杂，最终，LED灯、激光雷达与雷达光束都被结合在一起。由于雷达传感器已被广泛应用于汽车领域，双合成器的设计必须让现有汽车制造商继续采用现有的传感器，且无需进行修改。

雷达系统：光束可穿透雾

那么，为什么要将光学系统、激光雷达和雷达结合起来呢？Freialdenhoven解释道：“每个单独的系统都有其优缺点。例如，光学系统在能见度较低的情况下，如多雾多尘的环境下，性能有限。另一方面，雷达系统能够轻松处理大雾的环境，但是在分类探测到的物体方面不太擅长，虽然其能够分辨出物体是树还是人，但是分类能力无法与激光雷达系统相比。目前，我们也在致力于将雷达和激光雷达的数据合并，这将带来巨大的价值，特别是能够提升可靠性。”目前，该团队已经为该系统提交了一份专利申请，正在努力打造系统原型。

该技术能够为将传感器集成至驾驶辅助系统中提供一系列额外选择，让更小的光模块、更紧凑的激光雷达传感器和集成式雷达传感器打造多传感器的概念成为可能，特别是考虑到自动驾驶汽车技术。目前，自动驾驶技术的设计要求越来越严格，而汽车的安装空间越来越有限。因此，未来的自动驾驶系统可能不仅能够探测到一个人，还能够分析他们的速度、距离以及位于车辆的哪个位置、哪个角度。