自動駕駛系統是一個復雜且高度集成的體系，由感知層、傳輸層、決策層和執行層四個關鍵層級構成，它們相互協作，共同實現車輛的自動駕駛功能。
感知層作為自動駕駛系統的基礎，負責收集車輛周圍環境的信息，相當于人類的眼睛和耳朵。它通過各種傳感器來感知周圍的世界，為后續的決策和控制提供數據支持，如攝像頭、激光雷達、超聲波雷達、毫米波雷達等，都是常用的感知器件。
其中超聲波雷達在自動駕駛系統中主要用于近距離障礙物的探測，其有效探測距離通常在幾厘米到幾米之間。目前絕大部分自動駕駛車輛都少不了超聲波雷達的助力，且其在智能駕駛領域是用量最大的，如智界S9全系車型、問界M9、埃安RT、小鵬P7+等均裝備了12個超聲波雷達。
而在低速無人駕駛領域，特別是清潔環衛、安防巡檢、末端配送等對人群、障礙物、目標檢測有極高要求的場景，超聲波雷達也發揮著重要的作用。目前重點為自動駕駛企業提供相關產品的如導向視覺、雷博泰克等。其中導向視覺經過7次技術迭代升級，已形成成熟的產品線和服務生態。
導向超生生態
導向視覺專注機器視覺技術開發和應用，已為客戶持續提供高可靠性的超聲雷達產品15年，并持續高效迭代，在超聲技術領域持續深耕，創新突破多項技術瓶頸。例如超聲復雜編碼抗干擾技術，超聲波束角分段靈活編輯技術，超聲“雙雨刮”自清潔技術，超聲3D點云識別與生成技術，超聲零盲區毫米級感知技術等。
導向超聲波雷達技術迭代情況（來源：導向視覺）
導向超聲已經從單純的測距發展到材料識別與感知，3D立體識別。從超聲傳感器到信號處理，從數據智能轉化到客戶端數據封裝輸出，導向已經逐漸在超聲傳感器領域形成超聲生態。生態涵蓋導向全系列超聲，以滿足不同場景及功能需要。
從超聲FOV角度來看，導向超聲已支持小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，高精度型號支持1mm精度；盲區上，單雙探頭均可支持零盲區；體積上，最小可做到整機約1枚硬幣大小，零盲區且防水防塵。
導向視覺的超聲波雷達產品目前已經迭代到第六代，以及逐漸成熟的第七代，不僅波束角可以整體編輯，還能根據客戶的超聲安裝高度及避障要求，對每一分段進行獨立編輯，可適應各種安裝高度應用場景的波束角在線調整，無需拆機，可以適應多種機器人尺寸，小到割草機大到無人礦卡。
導向超聲還支持對障礙物進行位置鎖定及大小識別，單個探頭可以發現多個障礙物，可避開第一障礙物而去獲取第二障礙物，可多探頭同時探測，支持直接采用KS236-N探頭返回N*3組數據來模擬N*3路探頭的探測效果，不僅能彌補深度攝像頭及激光雷達對玻璃、灰塵及車體底部空間探測不足，還能實現更大成本優勢。
12個KS236超聲波雷達形成多個防護區圖示（來源：導向視覺）
以KS236為例子，12探頭除了實現傳統的12個防區，還可以多探頭同時探測，形成36個防區。形成36個防區時，相當于每個防區的批量成本僅十余元，具有巨大的成本優勢。
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°，幾乎涵蓋所有場景的機器人。例如，高度僅20~30cm的割草機或AGV，可以將KS206的2~4探頭，波束角編輯為水平50°豎直16度。對于清潔機器人，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（來源：導向視覺）
對于礦山車、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。由于每個探頭均可獨立編輯波束角，對于機器人的不同部位的探測FOV要求適應性好。KS236整機防水，對于一些越野、建筑、牧場、礦山、暴雨等泥濘揚塵場合均可可靠工作。
實現復雜超聲編碼，100%抗干擾
超聲波的工作原理是基于聲波的發送和接收，工作過程中可能會面臨電源、電機、噪音、機械振動等干擾，干擾可能影響超聲波信號，導致信號失真或弱化，以致傳感器誤報或失效。
為了保證超聲波雷達用于自動駕駛車輛的作業效果，行業一直在加大抗干擾相關技術的研究。如在自體聲波識別技術方面，導向公司采用了自研專利技術，通過對聲波進行振幅、頻率、周期、周期差的組合進行綜合隨機編碼，可以更加有效地避免干擾，這項技術還申請了多項中國及美國專利。
隨機編碼技術應用于超聲波雷達自體聲波識別（來源：導向視覺）
隨機編碼技術工作原理（來源：導向視覺）
通過隨機編碼矩陣，在聲波的載體上，承載幅度信息及時間間隔等信息，以隨機編碼波形的方式進一步提高了超聲波雷達的抗干擾能力。導向超聲能夠在復雜的環境中準確識別目標，并有效濾除干擾信號，從而提高雷達感知系統的可靠性。
全面滿足市場需求，客戶訂單穩步增長
超聲波雷達雖不如激光雷達、攝像頭等在自動駕駛行業的關注度高，但對于自動駕駛車輛全面準確地感知外部環境也至關重要。導向公司作為領先的超聲波雷達供應商，其產品在低速無人駕駛領域應用非常廣泛，年均出貨超10萬臺套，特別是在無人環衛、無人配送、無人巡檢幾大業務板塊覆蓋率高。
導向公司低速無人駕駛行業用超聲波雷達出貨情況（來源：導向視覺）
安防巡檢
電力行業是安防巡檢機器人應用最廣泛的場景之一，重點應用場景涵蓋變電站、輸電線路、配電房等。但在這些場所，電磁干擾是影響感知效果的重要因素之一。
而安防巡邏機器人需要在人流量大、流動性強、環境復雜的場景中運行，在人群密集的場所，機器人需要準確地識別出障礙物并精準避障，但由于人群的繁雜性和流動性，這一任務變得更加困難。種種感知難點都對傳感器的性能提出了更高要求。
導向公司的超聲波雷達產品KS114，自2019年上市以來，已經廣泛用于巡檢機器人、電力機器人、軌道機器人、清潔機器人等多個領域。該產品經受各種不同惡劣戶外環境的考驗，無論風吹、日曬、雨淋，均保證了運行零故障率，產品復購率極高。
KS114還衍生出了多款針對特殊環境的高性能產品，如KS114N，在零下40℃的極寒低溫環境也可以正常工作；KS114NE，可以抗電磁干擾，其允許臨近電機布置而不被干擾，而其自體聲波識別技術則可以避開大部分同頻干擾。這些性能優勢，有利于巡檢機器人在變電站、配電房等場所保持穩定精準的環境感知。
清潔環衛
在清潔機器人領域，導向公司已與國邦清潔機器人、卡赫清潔機器人、智行者、賽特智能、高仙機器人、盈峰環境等保持長期合作。其中，與高仙機器人的合作持續了超10年。
2024年，導向公司各大客戶在無人趨勢的市場推動下，加大了采購量，相較于2023年導向公司在清潔機器人領域的銷量增長了40%。同時也新增了許多優秀合作商。例如浙江有鹿機器人，云潔、金皇冠、小黃蜂、科棒安等。
除了低速無人駕駛各大典型應用場景，在人形機器人領域，導向公司也有深耕，并與銀河通用機器人、星塵智能等建立了深入的合作。部分客戶的人形機器人導向超聲雷達訂單量累積已超過6000臺。
立足材料本身，豐富導向超聲生態
導向的機器視覺，不依賴于激光或攝像頭的光子感知技術，而是依賴于空氣分子感知技術?？諝夥肿拥闹睆郊s0.3nm，對固體或液體擁有良好的感知效果。驅動空氣分子以特定的頻率振動，使其通過縱波的方式穿透水霧或灰塵，對物體表面進行轟擊并返回，接收返回的空氣分子縱波集群，可以對物體的形狀外觀尺寸進行識別。具有不受水霧影響的優勢，積聚在傳感器表面的灰塵泥漿均不影響識別效果。
相比較激光雷達、攝像頭、毫米波雷達對近距離透明物體難以可靠識別，導向超聲可以敏感探測到透明物體例如水、玻璃、聚碳酸脂等高透明物體。通過不斷改進驅動空氣分子振動的振動基底的材料及工藝，可以實現超聲換能片的零盲區激發及變頻驅動，實現單頭零盲區探測及更高階抗干擾的效果。相關技術公司目前已提交100+項中美專利。其中大部分專利采用延遲公開之策略，以確保技術有效保護。
蝙蝠喉部示意圖（來源：University of Southern Denmark）
導向并不滿足于1mm精度，也不滿足于僅僅數百像素點識別及1元硬幣尺寸大小的尺寸極限，不滿足于聲波的感知速率。相較于蝙蝠所發的超聲波，導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，蝙蝠可以通過變頻的超聲波實現對飛舞蚊蟲的高效定位，蚊蟲大小甚至種類，飛翔方向都可以準確識別。
依托蝙蝠仿生學，導向參考蝙蝠聲帶結構開發了導向超敏壓電陶瓷片技術。其將超聲部激發結構壓縮到數十μm厚度上，并在其上疊層了至少3層復合材料。這種結構具有奇妙的特性，例如耐極寒低溫特性，零盲區特性，可變頻特性等。其可變頻率范圍目前已經支持20kHz~120kHz范圍廣譜。
耐老化性能也非常優秀，戶外直面風吹日曬雨淋一年均無性能變化，老化10億次測試后的性能也明顯優于常規壓電陶瓷片。常規壓電陶瓷片在2億次老化后，余振性能及靈敏度會增加20%以上。而導向超敏壓電陶瓷片在老化10億次之后，余振及靈敏度并無明顯變化，穩定性更好。導向超敏壓電陶瓷片技術目前已經裝備于部分第六代超聲和第七代超聲上，實現零盲區及廣譜變頻抗干擾等常規超聲不能實現的功能。
?“持續為客戶提供高可靠性的產品，真誠的服務，再難也要堅持。”秉承這一核心企業文化，公司目前已經推出了成熟的第六代超聲產品，今年推出的100%抗干擾的第七代超聲產品是對超聲應用范圍的進一步提升（迭代詳細情況見前文附表）。
為確保技術的高效迭代并滿足客戶需求，導向計劃今年同時推出超聲成像級108像素點云KS308及324像素點云超聲(KS338FOV:120H*40V)。此類3D高像素點云超聲將支持客戶用于迭代或彌補三維激光雷達或深度攝像頭所不能勝任的場景，滿足更高要求作業需要。
