クルマの自動運転に使われているセンサーの話

高齢者による事故 逆走爺や、バス、トラックドライバーの減少などの問題が叫ばれて久しい昨今、ニュースや自動車のCMなどで「自動運転」や「緊急ブレーキ」といった文言を見たことがある人も少なくないのではないでしょうか。

走る、曲がる、止まるが基本の自動車は、今やハイテクな工業製品の一つになりました。自動運転にしろ緊急ブレーキにしろ、システムが動くためには相応のセンシングも行わないといけないですが、どんなセンサを使ってセンシングしてるのか、知っている人も案外と少なそうなのでここに書いてみることにしました。内容は落書き程度にとらえてね

フロントカメラ

まずはこちらから。その名の通り、カメラです。だいたいの車にはフロントガラスの上(ルームミラーのへん)くらいに取り付けられてます。気になる人は自分の車を確認してみよう！

特徴

カメラから取り入れられた画像データを処理して、人の目に近い精度でものをセンシングできることが特徴で、車線や車両、歩行者から道路標識まで多岐にわたって認識が可能です。

カメラはいろいろなサプライヤから提供されているわけですが、BoschやValeo、AUMOVIO(旧Continental)、ZFなどの海外勢や国内では我らがSONYやAstemo(旧日立)、DENSOなどが名を連ねています。

因みに、組み込まれている画像データを処理するチップセット(SoC)の世界トップシェアはMobileyeというメーカーですが、実はIntelの子会社でもあります。

あなたの愛車にも、Intel入ってる？

またメーカーによってまちまちですが、シングルカメラもしくは複数のカメラを使ってる車に分かれていて、有名なところだとSUBARUのアイサイト搭載車が後者に当たりますね。

私の経験上、やはり単眼よりもステレオのほうがセンシング精度高いし誤作動も少ないです。やはり数⋯！数は全てを解決する⋯！(なおコスト)

欠点

フロントカメラの主な欠点は

1. 明るすぎ・暗すぎに弱い
2. 比較的処理速度が遅い
3. 背景に左右される

1について。人の目と同じく、特に夕方西日が差し込んで眩しいときや、夜間で真っ暗な状態ではベストなポテンシャルを発揮できなくなります。まったく認識しなくなるわけではないですが、だいたい認識の確信度が下がってシステムが動かなかったりします。まれによくある。

2について。性能はメーカーによりますが、後述のレーダー等のセンサと比較すると処理が遅い。また、高解像度のCMOSセンサであればそれだけ処理するデータ容量が多くなり、SoCも高性能なものを使う必要があります。

3について。画像データの処理方法の特性上、見たい対象物の色や形状が背景と似通ってしまった場合、物標認識の精度が低下します。これまたシステム不作動が起きやすい。

最近の車はレーダーとフュージョンしてシステムを構成してるのである程度カバーされてます

ミリ波レーダー

こちらはカメラと違い、分かりづらいところに据え付けてあることが多いです。デザインを気にしてメーカーエンブレムの裏側に隠してあったり、バンパーの裏(ちゃんとレーダー透過素材が使われてる)や目立たないところにいたり。

あまり知られていませんが、ミリ波レーダーは前後バンパーのそれぞれ左右にも取り付けられている車両もあります。年々厳しくなる予防安全法規・アセスメント対応のためで、それについては今後やる気になれば別の記事にまとめようかなぁっと思ってます。(例えば車同士が交差点で出会い頭にぶつかるようなシーンとか厳し過ぎる！)

特徴

ミリ波帯の周波数を使ったレーダーで、高精度且つ長距離を、西日や夜間、悪天候には殆ど影響されずセンシングできます。

走行時は自分の前を走る車の距離を見たり、歩行者や自転車などの飛び出しを検知したりします。

意外にレーダーの大きさは想像するより小さくて、ものによるんでしょうが手のひらに収まるサイズのをよく見ます

カメラと違いレーダー反射物しか捉えることができないですが、自分の前の車はもちろん、実はもう1台先の車の動きもセンシング可能。けっこう凄いんですよね。

サプライヤはカメラと同じくBoschやValeo、AUMOVIOやAptiv、Astemo、DENSOなどが主だってあります。

欠点

レーダーの欠点としては、

1. 電波反射強度の弱いものは捉えにくい
2. 電波反射物が多いとゴーストが出やすい

1について。電波反射強度が弱い歩行者や自転車に対しては苦戦。周囲の反射強度強い物体に認識を吸われてしまうこともしばしば。

2について。例えば車のような反射物がいくつか連なって停まっていると、電波が多重に反射して小さなゴーストが生まれがち。システム不作動や誤作動の要因になる。

前の項で書いたように、カメラとレーダーをフュージョンさせることで欠点を補い合う設計になってます。安心だね！

センシングは誤作動との戦い

普段車に乗っていて、何も危なくないのに緊急ブレーキが作動したり、衝突警報が鳴ったりして驚いた経験はありますか？

残念ながら、先ほど双方のセンサの欠点に挙げた環境が自車の周りで成立した時、案外と簡単に誤作動は起こり得てしまいます

冒頭書いたように、緊急ブレーキ(予防安全機能)が自動車の保安基準に盛り込まれたため、新車を発売するためにはある一定の衝突被害を防止/軽減する性能を満たさなければならなくなりました。

そのため各自動車メーカーは、限られたプロジェクト予算の中で法定性能を実現させ、且つ誤作動もさせないというとても厳しい状況に立たされています。

今後、サプライチェーンの合理化やセンサのブレイクスルーでより安価に高精度なセンシングが可能になれば、安全で誤作動のない車が誕生するかもしれません。

最後まで読んで頂きありがとうございました。拙い文章ですがご容赦ください。