あまり知られていないことかもしれないが、自動運転車は雨や霧に弱い。これはセンサーが働きにくくなるためだ。このコラムでも何度か触れているが（例えば「自動運転用センサーで『ライダー』が台風の目に」や「大胆だけれど細心な日産の自動運転技術」を参照）、現在の自動運転車のセンサーで三種の神器と言われているのが「カメラ」「ミリ波レーダー」、それに「LiDAR（ライダー）」の3種類である。これらのセンサーは周囲の状況を知るのに光や電波を使っているのだが、雨や霧（そして雪も）は程度の差こそあれ、これらを遮ってしまう。このためセンサーの感度が下がってしまうわけだ。
三菱電機は2月に報道関係者向けに開催した「研究開発成果披露会」で、天候に応じてこの3種類のセンサーからの情報を最適に組み合わせて判断する「悪天候に対応可能な車載向けセンシング技術」を開発した。従来だとシステムが停止してしまうような、雨量が毎時80mmというような土砂降りの豪雨や、15mほど前までしか見えない濃霧でも、新技術を使うと自動ブレーキを作動させることができたという。この技術を応用すれば、悪天候に強い自動運転車が実現できる可能性がある。
3種類のセンサーで役割分担
新技術の説明の前に、まず自動運転車が3種類のセンサーを持っている理由について触れておこう。それは、それぞれのセンサーに一長一短があるためだ。カメラは、外界からの光を画像の形で捉えるもので、物体の形状を判別するのは得意だが、物体までの距離を直接計測することはできない。このため、物体との距離を知るためには、例えばステレオカメラのように二つのカメラを並べてその画像の差から距離を推定したり、画面に写っている物体の位置や道路の形状から距離を推定するといった画像処理が必要になる。
一方のミリ波レーダーは、文字通り波長が1～10mm、周波数が30～300GHzの「ミリ波」を使うレーダーである。このミリ波を前方に照射し、物体にぶつかって反射してきた信号を、アンテナで受信して、電波を発射してから戻ってくるまでの時間を測ることで、物体との距離を知ることができる。つまりカメラと異なり、物体との距離を直接測定できるという強みがある。現在、クルマに使われているミリ波レーダーでは、76GHz付近の電波が使われている。
そして最後のライダーは、赤外線レーザー光を発射して、その反射光が戻ってくるまでの時間から、物体までの距離を測定する。物体の有無や物体までの距離を測定する原理はミリ波レーダーと同じなのだが、ではなぜミリ波レーダーとライダーの両方を装備するのか。それは、レーザー光の指向性がミリ波レーダーよりもさらに高いので、ビームを小さく絞り込むことが可能だからだ。このため、物体がどこにあるか、物体との距離がどの程度か、ということをミリ波レーダーよりも高い精度で検知することができる。その精度は、ライダーの設計にもよるが、数cmといわれている。これだけ高精度なので、物体との距離だけでなく、その形状までもかなり詳細に知ることができる。
