無人駕駛汽車在城市中穿梭行駛的時代已不再遙遠。作為在高齡化社會中確保安全的移動工具、減少交通堵塞及事故等諸多社會問題的解決方案，無人駕駛汽車的實際應用被寄予了厚望。然而，使用機器設備代替駕駛者高難度的駕駛操作并非易事。其實現(xiàn)離不開對先進技術的應用。

作為實現(xiàn)自動駕駛汽車的關鍵技術之一，人工智能（AI）的運用受到了廣泛的矚目。AI的進步令人為之驚嘆，其判斷行駛環(huán)境的準確度已經非常接近人類。但是，無論功能多么強大的AI，如果從傳感器獲得的行駛環(huán)境的數(shù)據有誤，就不能作出準確的判斷。高精度傳感器的運用可謂實現(xiàn)安全的無人駕駛汽車的首要前提。村田制作所（以下稱為“村田”）目前正致力于開發(fā)慣性傳感器，以確保即使在接收不到全球定位系統(tǒng)（GPS）信號的地方，或攝像頭和雷達不能完全發(fā)揮作用的惡劣環(huán)境下，傳感器也能正確判斷汽車的位置和方向。

高精度傳感器是提高無人駕駛汽車安全性的首要前提

目前，安裝有自動保持行駛車道的高級駕駛輔助系統(tǒng)（ADAS）的汽車已進入市場，無人駕駛汽車的實現(xiàn)離不開ADAS技術的進一步升級，但這也要求技術必須實現(xiàn)飛躍性進步。在ADAS方面，確保安全的責任始終由人來承擔，而系統(tǒng)則起到全面輔助作用。相對地，符合美國SAE*1）規(guī)定的4級以上標準的無人駕駛汽車中，針對操作的判斷則由系統(tǒng)來完成。

汽車的行駛環(huán)境多種多樣，其中還可能包括隧道中、濃霧中、尚未整修的道路等難以判斷情況的環(huán)境。為了在這些環(huán)境中也能安全行駛，無人駕駛汽車中安裝了GPS、攝像頭、雷達等各種收集行駛環(huán)境數(shù)據的傳感器。在這些多種多樣的數(shù)據收據方式中，用于檢測汽車的姿態(tài)與方向并正確規(guī)劃行駛軌跡的，便是慣性傳感器。該傳感器的作用在于收集數(shù)據，以防在隧道等無法接收GPS信號的場所，或者攝像頭和雷達不能完全發(fā)揮作用的情況下，汽車在行駛時不會超出車道并撞到并行的車輛或護欄等。

力求實現(xiàn)在任何環(huán)境下都能安全行駛的無人駕駛汽車

村田的慣性傳感器采用了尤其適合實現(xiàn)高精度化的元件結構。作為控制汽車姿態(tài)的傳感器，慣性傳感器在以往的汽車中也已得到運用。然而，為了使其適用于無人駕駛汽車，就需要進一步提高其精度、安全性及性能。

通過腳踏實地地反復進行公路測試，村田目前正致力于開發(fā)更加高精度化、安全及可靠的慣性傳感器。

從元件級別到系統(tǒng)級別，集結各領域技術以提高安全性

相對于以往的應用領域，用于無人駕駛汽車的慣性傳感器需要具備更高的精度、安全性和可靠性。要想實現(xiàn)這一點，就必須突破重重難關。對此，我們向正在開發(fā)無人駕駛汽車車載慣性傳感器的村田的工程師們詢問了村田的傳感器的特征，以及為實現(xiàn)今后傳感器的進一步升級而進行的技術開發(fā)工作的進展情況。

采用注重精度的體微加工MEMS*2）型結構

――村田的慣性傳感器具備哪些有助于提高無人駕駛汽車安全性的特征呢？

檢測加速度和角速度等物體狀態(tài)和動作的MEMS慣性傳感器包含表面MEMS和體微加工MEMS兩種類型。其中，表面MEMS型的結構適用于實現(xiàn)小型化，多用于智能手機攝像頭的防抖功能等。而體微加工MEMS型的結構則適用于實現(xiàn)高精度化。村田的開發(fā)工作主要集中于體微加工MEMS型。

在MEMS慣性傳感器中，元件中的可動傳感部分會根據物體的動作進行機械運動，并通過將該運動轉換為電信號來檢測加速度和角速度。在表面MEM型中，傳感部分厚度較薄，為10至20μm*3），可接收的來自機械運動的信號較微弱。因此，就需要在電路端大幅增加信號幅度，這樣一來就會使導致噪聲變得較明顯。相比之下，體微加工MEMS型則將晶圓刻蝕到40μm以上，形成較大的三維結構傳感部分。因此，與表面MEMS型能夠接收的信號相比，體微加工MEMS型可在元件級別準確輸出較強的信號，可用于制造出低噪聲、高感度、高穩(wěn)定性的慣性傳感器。上述體微加工MEMS型固有的特征極其適合運用于注重高安全性、高可靠性的無人駕駛汽車領域。

MEMS工藝

符合用于汽車的可靠性、性能安全規(guī)格

――村田的慣性傳感器目前已被應用于哪些領域中了呢？

目前的應用領域包括機床機械臂的位置檢測、工業(yè)機械、農業(yè)機械、建設機械的姿態(tài)控制等。在汽車領域，為了提高操作的安全性，在檢測車輛不穩(wěn)定的狀態(tài)并穩(wěn)定車身的系統(tǒng)（ESC），以及防止緊急制動時車輪抱死的ABS等方面也運用了慣性傳感器。

――慣性傳感器需要滿足哪些條件才能用于車載呢？

用于汽車的慣性傳感器需要具備比用于工業(yè)機械的慣性傳感器等更高的安全性和可靠性。因為如果發(fā)生事故，就極有可能涉及人身安全問題。而且，還需要確保慣性傳感器在高溫或低溫環(huán)境下，或在受到震動和沖擊時也不會出現(xiàn)錯誤操作。此外，還必須針對性能安全采取相應對策，保證即使發(fā)生意外情況也不會降低慣性傳感器的安全性。

村田的車載慣性傳感器符合上述所有條件。該傳感器符合車載用集成電路的可靠性測試認證標準AEC-Q100，并且，村田的組合傳感器還達到了規(guī)定汽車性能安全的ISO 26262規(guī)格所定義的安全標準ASIL B。在此基礎上，我們還完善了體制，以進行滿足客戶需求的可靠性測試和特性評估。

確保100%的可追蹤性

――原來用于汽車的傳感器需要符合這么嚴格的安全性和可靠性標準啊

不僅如此，就車載傳感器而言，其制造工廠的生產體系也需要達到業(yè)務連續(xù)性計劃（BCP）的要求，以確保在發(fā)生地震、火災、水災等災害時也能持續(xù)供應。村田的慣性傳感器的生產主要集中于加盟工廠，不過金澤村田制造所的工廠現(xiàn)在也已作為第二生產據點，正在擴充主力產品的量產線。

除此之外，我們還實現(xiàn)了100%的可追蹤性。通過建立全面到位的售后服務體制，可以確保即使產品在投放市場后出現(xiàn)故障，也能迅速采取故障分析等適當?shù)拇胧?。通過產品序列號就能確定制造時哪個晶圓的哪個位置的芯片出現(xiàn)了故障，因此可以明確掌握其對于產品的間接影響。在客戶方出現(xiàn)產品質量問題時，可以將影響有效地控制到較低限度。

責任編輯：haq