自動(dòng)駕駛系統(tǒng)是一個(gè)復(fù)雜且高度集成的體系，由感知層、傳輸層、決策層和執(zhí)行層四個(gè)關(guān)鍵層級(jí)構(gòu)成，它們相互協(xié)作，共同實(shí)現(xiàn)車輛的自動(dòng)駕駛功能。
感知層作為自動(dòng)駕駛系統(tǒng)的基礎(chǔ)，負(fù)責(zé)收集車輛周圍環(huán)境的信息，相當(dāng)于人類的眼睛和耳朵。它通過(guò)各種傳感器來(lái)感知周圍的世界，為后續(xù)的決策和控制提供數(shù)據(jù)支持，如攝像頭、激光雷達(dá)、超聲波雷達(dá)、毫米波雷達(dá)等，都是常用的感知器件。
其中超聲波雷達(dá)在自動(dòng)駕駛系統(tǒng)中主要用于近距離障礙物的探測(cè)，其有效探測(cè)距離通常在幾厘米到幾米之間。目前絕大部分自動(dòng)駕駛車輛都少不了超聲波雷達(dá)的助力，且其在智能駕駛領(lǐng)域是用量最大的，如智界S9全系車型、問(wèn)界M9、埃安RT、小鵬P7+等均裝備了12個(gè)超聲波雷達(dá)。
而在低速無(wú)人駕駛領(lǐng)域，特別是清潔環(huán)衛(wèi)、安防巡檢、末端配送等對(duì)人群、障礙物、目標(biāo)檢測(cè)有極高要求的場(chǎng)景，超聲波雷達(dá)也發(fā)揮著重要的作用。目前重點(diǎn)為自動(dòng)駕駛企業(yè)提供相關(guān)產(chǎn)品的如導(dǎo)向視覺(jué)、雷博泰克等。其中導(dǎo)向視覺(jué)經(jīng)過(guò)7次技術(shù)迭代升級(jí)，已形成成熟的產(chǎn)品線和服務(wù)生態(tài)。
導(dǎo)向超生生態(tài)
導(dǎo)向視覺(jué)專注機(jī)器視覺(jué)技術(shù)開(kāi)發(fā)和應(yīng)用，已為客戶持續(xù)提供高可靠性的超聲雷達(dá)產(chǎn)品15年，并持續(xù)高效迭代，在超聲技術(shù)領(lǐng)域持續(xù)深耕，創(chuàng)新突破多項(xiàng)技術(shù)瓶頸。例如超聲復(fù)雜編碼抗干擾技術(shù)，超聲波束角分段靈活編輯技術(shù)，超聲“雙雨刮”自清潔技術(shù)，超聲3D點(diǎn)云識(shí)別與生成技術(shù)，超聲零盲區(qū)毫米級(jí)感知技術(shù)等。
導(dǎo)向超聲波雷達(dá)技術(shù)迭代情況（來(lái)源：導(dǎo)向視覺(jué)）
導(dǎo)向超聲已經(jīng)從單純的測(cè)距發(fā)展到材料識(shí)別與感知，3D立體識(shí)別。從超聲傳感器到信號(hào)處理，從數(shù)據(jù)智能轉(zhuǎn)化到客戶端數(shù)據(jù)封裝輸出，導(dǎo)向已經(jīng)逐漸在超聲傳感器領(lǐng)域形成超聲生態(tài)。生態(tài)涵蓋導(dǎo)向全系列超聲，以滿足不同場(chǎng)景及功能需要。
從超聲FOV角度來(lái)看，導(dǎo)向超聲已支持小FOV，大FOV，扁FOV，可自由編輯FOV等全系列FOV支持；精度上高低精度搭配，高精度型號(hào)支持1mm精度；盲區(qū)上，單雙探頭均可支持零盲區(qū)；體積上，最小可做到整機(jī)約1枚硬幣大小，零盲區(qū)且防水防塵。
導(dǎo)向視覺(jué)的超聲波雷達(dá)產(chǎn)品目前已經(jīng)迭代到第六代，以及逐漸成熟的第七代，不僅波束角可以整體編輯，還能根據(jù)客戶的超聲安裝高度及避障要求，對(duì)每一分段進(jìn)行獨(dú)立編輯，可適應(yīng)各種安裝高度應(yīng)用場(chǎng)景的波束角在線調(diào)整，無(wú)需拆機(jī)，可以適應(yīng)多種機(jī)器人尺寸，小到割草機(jī)大到無(wú)人礦卡。
導(dǎo)向超聲還支持對(duì)障礙物進(jìn)行位置鎖定及大小識(shí)別，單個(gè)探頭可以發(fā)現(xiàn)多個(gè)障礙物，可避開(kāi)第一障礙物而去獲取第二障礙物，可多探頭同時(shí)探測(cè)，支持直接采用KS236-N探頭返回N*3組數(shù)據(jù)來(lái)模擬N*3路探頭的探測(cè)效果，不僅能彌補(bǔ)深度攝像頭及激光雷達(dá)對(duì)玻璃、灰塵及車體底部空間探測(cè)不足，還能實(shí)現(xiàn)更大成本優(yōu)勢(shì)。
12個(gè)KS236超聲波雷達(dá)形成多個(gè)防護(hù)區(qū)圖示（來(lái)源：導(dǎo)向視覺(jué)）
以KS236為例子，12探頭除了實(shí)現(xiàn)傳統(tǒng)的12個(gè)防區(qū)，還可以多探頭同時(shí)探測(cè)，形成36個(gè)防區(qū)。形成36個(gè)防區(qū)時(shí)，相當(dāng)于每個(gè)防區(qū)的批量成本僅十余元，具有巨大的成本優(yōu)勢(shì)。
KS206/KS216/KS236最小可以編輯到水平50°豎直16度，最大水平135°豎直60°，幾乎涵蓋所有場(chǎng)景的機(jī)器人。例如，高度僅20~30cm的割草機(jī)或AGV，可以將KS206的2~4探頭，波束角編輯為水平50°豎直16度。對(duì)于清潔機(jī)器人，采用KS216的6~8探頭，波束角可以編輯為水平80°豎直30°。
從左到右：KS206/KS216/KS236圖示（來(lái)源：導(dǎo)向視覺(jué)）
對(duì)于礦山車、物流車、港口車輛，可以采用KS236的10~12探頭，波束角編輯為水平100°豎直50°或更大。由于每個(gè)探頭均可獨(dú)立編輯波束角，對(duì)于機(jī)器人的不同部位的探測(cè)FOV要求適應(yīng)性好。KS236整機(jī)防水，對(duì)于一些越野、建筑、牧場(chǎng)、礦山、暴雨等泥濘揚(yáng)塵場(chǎng)合均可可靠工作。
實(shí)現(xiàn)復(fù)雜超聲編碼，100%抗干擾
超聲波的工作原理是基于聲波的發(fā)送和接收，工作過(guò)程中可能會(huì)面臨電源、電機(jī)、噪音、機(jī)械振動(dòng)等干擾，干擾可能影響超聲波信號(hào)，導(dǎo)致信號(hào)失真或弱化，以致傳感器誤報(bào)或失效。
為了保證超聲波雷達(dá)用于自動(dòng)駕駛車輛的作業(yè)效果，行業(yè)一直在加大抗干擾相關(guān)技術(shù)的研究。如在自體聲波識(shí)別技術(shù)方面，導(dǎo)向公司采用了自研專利技術(shù)，通過(guò)對(duì)聲波進(jìn)行振幅、頻率、周期、周期差的組合進(jìn)行綜合隨機(jī)編碼，可以更加有效地避免干擾，這項(xiàng)技術(shù)還申請(qǐng)了多項(xiàng)中國(guó)及美國(guó)專利。
隨機(jī)編碼技術(shù)應(yīng)用于超聲波雷達(dá)自體聲波識(shí)別（來(lái)源：導(dǎo)向視覺(jué)）
隨機(jī)編碼技術(shù)工作原理（來(lái)源：導(dǎo)向視覺(jué)）
通過(guò)隨機(jī)編碼矩陣，在聲波的載體上，承載幅度信息及時(shí)間間隔等信息，以隨機(jī)編碼波形的方式進(jìn)一步提高了超聲波雷達(dá)的抗干擾能力。導(dǎo)向超聲能夠在復(fù)雜的環(huán)境中準(zhǔn)確識(shí)別目標(biāo)，并有效濾除干擾信號(hào)，從而提高雷達(dá)感知系統(tǒng)的可靠性。
全面滿足市場(chǎng)需求，客戶訂單穩(wěn)步增長(zhǎng)
超聲波雷達(dá)雖不如激光雷達(dá)、攝像頭等在自動(dòng)駕駛行業(yè)的關(guān)注度高，但對(duì)于自動(dòng)駕駛車輛全面準(zhǔn)確地感知外部環(huán)境也至關(guān)重要。導(dǎo)向公司作為領(lǐng)先的超聲波雷達(dá)供應(yīng)商，其產(chǎn)品在低速無(wú)人駕駛領(lǐng)域應(yīng)用非常廣泛，年均出貨超10萬(wàn)臺(tái)套，特別是在無(wú)人環(huán)衛(wèi)、無(wú)人配送、無(wú)人巡檢幾大業(yè)務(wù)板塊覆蓋率高。
導(dǎo)向公司低速無(wú)人駕駛行業(yè)用超聲波雷達(dá)出貨情況（來(lái)源：導(dǎo)向視覺(jué)）
安防巡檢
電力行業(yè)是安防巡檢機(jī)器人應(yīng)用最廣泛的場(chǎng)景之一，重點(diǎn)應(yīng)用場(chǎng)景涵蓋變電站、輸電線路、配電房等。但在這些場(chǎng)所，電磁干擾是影響感知效果的重要因素之一。
而安防巡邏機(jī)器人需要在人流量大、流動(dòng)性強(qiáng)、環(huán)境復(fù)雜的場(chǎng)景中運(yùn)行，在人群密集的場(chǎng)所，機(jī)器人需要準(zhǔn)確地識(shí)別出障礙物并精準(zhǔn)避障，但由于人群的繁雜性和流動(dòng)性，這一任務(wù)變得更加困難。種種感知難點(diǎn)都對(duì)傳感器的性能提出了更高要求。
導(dǎo)向公司的超聲波雷達(dá)產(chǎn)品KS114，自2019年上市以來(lái)，已經(jīng)廣泛用于巡檢機(jī)器人、電力機(jī)器人、軌道機(jī)器人、清潔機(jī)器人等多個(gè)領(lǐng)域。該產(chǎn)品經(jīng)受各種不同惡劣戶外環(huán)境的考驗(yàn)，無(wú)論風(fēng)吹、日曬、雨淋，均保證了運(yùn)行零故障率，產(chǎn)品復(fù)購(gòu)率極高。
KS114還衍生出了多款針對(duì)特殊環(huán)境的高性能產(chǎn)品，如KS114N，在零下40℃的極寒低溫環(huán)境也可以正常工作；KS114NE，可以抗電磁干擾，其允許臨近電機(jī)布置而不被干擾，而其自體聲波識(shí)別技術(shù)則可以避開(kāi)大部分同頻干擾。這些性能優(yōu)勢(shì)，有利于巡檢機(jī)器人在變電站、配電房等場(chǎng)所保持穩(wěn)定精準(zhǔn)的環(huán)境感知。
清潔環(huán)衛(wèi)
在清潔機(jī)器人領(lǐng)域，導(dǎo)向公司已與國(guó)邦清潔機(jī)器人、卡赫清潔機(jī)器人、智行者、賽特智能、高仙機(jī)器人、盈峰環(huán)境等保持長(zhǎng)期合作。其中，與高仙機(jī)器人的合作持續(xù)了超10年。
2024年，導(dǎo)向公司各大客戶在無(wú)人趨勢(shì)的市場(chǎng)推動(dòng)下，加大了采購(gòu)量，相較于2023年導(dǎo)向公司在清潔機(jī)器人領(lǐng)域的銷量增長(zhǎng)了40%。同時(shí)也新增了許多優(yōu)秀合作商。例如浙江有鹿機(jī)器人，云潔、金皇冠、小黃蜂、科棒安等。
除了低速無(wú)人駕駛各大典型應(yīng)用場(chǎng)景，在人形機(jī)器人領(lǐng)域，導(dǎo)向公司也有深耕，并與銀河通用機(jī)器人、星塵智能等建立了深入的合作。部分客戶的人形機(jī)器人導(dǎo)向超聲雷達(dá)訂單量累積已超過(guò)6000臺(tái)。
立足材料本身，豐富導(dǎo)向超聲生態(tài)
導(dǎo)向的機(jī)器視覺(jué)，不依賴于激光或攝像頭的光子感知技術(shù)，而是依賴于空氣分子感知技術(shù)。空氣分子的直徑約0.3nm，對(duì)固體或液體擁有良好的感知效果。驅(qū)動(dòng)空氣分子以特定的頻率振動(dòng)，使其通過(guò)縱波的方式穿透水霧或灰塵，對(duì)物體表面進(jìn)行轟擊并返回，接收返回的空氣分子縱波集群，可以對(duì)物體的形狀外觀尺寸進(jìn)行識(shí)別。具有不受水霧影響的優(yōu)勢(shì)，積聚在傳感器表面的灰塵泥漿均不影響識(shí)別效果。
相比較激光雷達(dá)、攝像頭、毫米波雷達(dá)對(duì)近距離透明物體難以可靠識(shí)別，導(dǎo)向超聲可以敏感探測(cè)到透明物體例如水、玻璃、聚碳酸脂等高透明物體。通過(guò)不斷改進(jìn)驅(qū)動(dòng)空氣分子振動(dòng)的振動(dòng)基底的材料及工藝，可以實(shí)現(xiàn)超聲換能片的零盲區(qū)激發(fā)及變頻驅(qū)動(dòng)，實(shí)現(xiàn)單頭零盲區(qū)探測(cè)及更高階抗干擾的效果。相關(guān)技術(shù)公司目前已提交100+項(xiàng)中美專利。其中大部分專利采用延遲公開(kāi)之策略，以確保技術(shù)有效保護(hù)。
蝙蝠喉部示意圖（來(lái)源：University of Southern Denmark）
導(dǎo)向并不滿足于1mm精度，也不滿足于僅僅數(shù)百像素點(diǎn)識(shí)別及1元硬幣尺寸大小的尺寸極限，不滿足于聲波的感知速率。相較于蝙蝠所發(fā)的超聲波，導(dǎo)向所操控的超聲波與之仍存在巨大差距。上圖中蝙蝠喉部聲帶，其厚度可小至人類聲帶的1%，僅50μm，頻率20-160 kHz可變。依托于蝙蝠聲帶的回聲高速定位，蝙蝠可以通過(guò)變頻的超聲波實(shí)現(xiàn)對(duì)飛舞蚊蟲(chóng)的高效定位，蚊蟲(chóng)大小甚至種類，飛翔方向都可以準(zhǔn)確識(shí)別。
依托蝙蝠仿生學(xué)，導(dǎo)向參考蝙蝠聲帶結(jié)構(gòu)開(kāi)發(fā)了導(dǎo)向超敏壓電陶瓷片技術(shù)。其將超聲部激發(fā)結(jié)構(gòu)壓縮到數(shù)十μm厚度上，并在其上疊層了至少3層復(fù)合材料。這種結(jié)構(gòu)具有奇妙的特性，例如耐極寒低溫特性，零盲區(qū)特性，可變頻特性等。其可變頻率范圍目前已經(jīng)支持20kHz~120kHz范圍廣譜。
耐老化性能也非常優(yōu)秀，戶外直面風(fēng)吹日曬雨淋一年均無(wú)性能變化，老化10億次測(cè)試后的性能也明顯優(yōu)于常規(guī)壓電陶瓷片。常規(guī)壓電陶瓷片在2億次老化后，余振性能及靈敏度會(huì)增加20%以上。而導(dǎo)向超敏壓電陶瓷片在老化10億次之后，余振及靈敏度并無(wú)明顯變化，穩(wěn)定性更好。導(dǎo)向超敏壓電陶瓷片技術(shù)目前已經(jīng)裝備于部分第六代超聲和第七代超聲上，實(shí)現(xiàn)零盲區(qū)及廣譜變頻抗干擾等常規(guī)超聲不能實(shí)現(xiàn)的功能。
?“持續(xù)為客戶提供高可靠性的產(chǎn)品，真誠(chéng)的服務(wù)，再難也要堅(jiān)持。”秉承這一核心企業(yè)文化，公司目前已經(jīng)推出了成熟的第六代超聲產(chǎn)品，今年推出的100%抗干擾的第七代超聲產(chǎn)品是對(duì)超聲應(yīng)用范圍的進(jìn)一步提升（迭代詳細(xì)情況見(jiàn)前文附表）。
為確保技術(shù)的高效迭代并滿足客戶需求，導(dǎo)向計(jì)劃今年同時(shí)推出超聲成像級(jí)108像素點(diǎn)云KS308及324像素點(diǎn)云超聲(KS338FOV:120H*40V)。此類3D高像素點(diǎn)云超聲將支持客戶用于迭代或彌補(bǔ)三維激光雷達(dá)或深度攝像頭所不能勝任的場(chǎng)景，滿足更高要求作業(yè)需要。
