自動駕駛感知系統

王田 許瑞雪

摘 要：本文對自動駕駛感知系統中的攝像頭、激光雷達、毫米波雷達等主要傳感器進行了功能介紹，從創新動態、創新區域、創新主體、專利價值等維度對三種傳感器進行了專利布局分析，從專利分析的角度為相關技術的研發和專利布局提供參考。

關鍵詞：自動駕駛;傳感器;專利分析

1 自動駕駛感知系統簡介

自動駕駛中，攝像頭、激光雷達、毫米波雷達、超聲波雷達等多種傳感器協同工作，融合測量結果輔助進行決策控制，代替駕駛員感知外界環境，協作保證行車安全。

攝像頭，對汽車周圍環境成像，得到環境信息的二維或三維圖像，在道路標志識別方面的作用無法替代。全景成像、雙目視覺技術，豐富了識別的環境信息;深度學習算法的應用，使得環境感知更為準確。

激光雷達，使用TOF技術，通過向環境中的物體發射激光束和接收從物體上反射回來的激光束，來測量車輛與物體間的距離，感知車輛周圍環境，形成三維的環境信息，在三維建模方面具有較大優勢。

毫米波雷達，同樣采用TOF測距原理，感知目標物體與車輛間的距離，其波束較窄，可以針對特定區域獲取細節，同時具有較強的穿透力，針對雨霧有較好的抗干擾能力。

另外，超聲波雷達，也是常見的車載傳感器，通常在停車入庫場景下檢測車輛前后、橫向障礙物，也在高速巡航場景下檢測相鄰車道車輛較近時予以提醒，其應用潛力有待進一步挖掘。

2 自動駕駛傳感器專利分析

2.1 專利創新動態分析

圖1示出了自動駕駛傳感器技術在全球及中國專利創新動態（incopat數據庫，檢索時間截止2020年5月16日，由于部分專利申請尚未公開，近兩年的專利申請量有一定下降），可以看出，攝像頭、激光雷達，毫米波雷達的國內與全球的申請量變化趨勢相似，2014年之前保持較為平穩的增長態勢，在2014年后，進入了快速發展期，專利申請量增長幅度較快。其中，攝像頭技術應用較早范圍較廣，申請量最高，最先出現申請量高峰，目前已向平穩期過度;而激光雷達的申請量高峰出現最晚，預示著該項技術的發展前景廣闊。

2.2 創新區域分析

在全球專利申請數量方面，中美兩國遙遙領先于其他國家，中美作為世界的汽車技術大國和汽車生產大國，市場競爭激烈，世界范圍內各企業對中美市場的專利布局較為重視;在專利申請的活躍度（專利申請量的近三年均值與近十年均值的比值）方面，中國作為汽車技術迅速崛起的國家，國內申請活躍，也吸引了眾多國外企業來華布局。三種傳感器技術比較而言，激光雷達的專利申請活躍度在各區域均處于最高水平，說明此項技術正處于研發力度大，技術發展快，專利布局加緊階段。

2.3 創新主體分析

在自動駕駛傳感器技術全球排名前十的申請人中，車企和零部件供應商的申請量領先，現代、通用、日產、福特等大型汽車廠商具備技術優勢和市場優勢，重視專利布局;電裝、戴姆勒、麥格納均為汽車零部件及系統的頂級供應商，依靠技術積累，在專利競爭中占據重要地位。激光雷達方面，Waymo和谷歌表現搶眼，均為Alphabet的子公司，在自動駕駛技術方面技術優勢明顯，專利布局意識強。毫米波雷方面，國內的車企以及高校占據3個席位，國內技術研發追趕態勢明顯。

國內自動駕駛傳感器技術國內排名靠前的申請人，高校和車企占據絕對優勢，科技企業緊隨其后。長安大學、吉林大學、江蘇大學均有相應的研發團隊，具備一定的創新能力;奇瑞汽車、吉利汽車是國內重要的汽車制造企業，也在積極進行專利布局;百度、北京智行者是國內創新型科技公司，百度致力于多傳感器融合設計，北京智行者致力于自動駕駛決策控制，研發投入力度大，專利布局意識強。

2.4 專利價值分析

選擇自動駕駛傳感器技術方面申請量和活躍度均領先的中美兩國，對發明授權專利進行價值比對分析。以授權專利的首權字數來反映權利要求的保護范圍，進而體現法律上對競爭者的限制程度，一定程度上能夠評價專利價值。

美國發明授權專利中，首權為100-200字的占比最高，而中國授權發明專利中，首權為300字以上占比最高;在首權字數小于100字的發明授權專利中，美國的專利數量占比遠高于中國，在一定程度上反映出自動駕駛傳感器技術方面美國發明授權專利整體上具備較高價值。導致這一現象的原因可能在于美國主要申請人多為企業，而中國主要申請人多為高校，企業相對高校而言，更為注重專利保護以及專利成果轉化。

3 小結

本文對自動駕駛感知系統中的攝像頭、激光雷達、毫米波雷達等主要傳感器進行了功能介紹，從創新動態、創新區域、創新主體等角度展示了傳感器技術的發展現狀和專利布局情況，并通過中美發明授權專利首權字數對比，在一定程度上反映出中美專利價值度。

參考文獻：

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[2]汪波，張建勛，侯之旭.應用人工勢場算法的智能車路徑規劃[J].重慶理工大學學報（自然科學），2015（06）.

注：許瑞雪等同第一作者