ในยุคปัจจุบันได้มีการพัฒนาอุตสาหกรรมยนต์ โดยมีทางเลือกให้ผู้บริโภคได้ใช้งานมากยิ่งขึ้น และหนึ่งในนวัตกรรมที่กำลังถูกพูดถึงอย่างต่อเนื่อง คือ รถยนต์ไร้คนขับ หรือรถยนต์ขับเคลื่อนอัตโนมัติ ที่สามารถใช้งานได้อย่างมีประสิทธิภาพและสามารถตอบสนองการแก้ปัญหาของมนุษย์ได้หลายประการ ทั้งในด้านขีดความสามารถในการขับขี่และช่วยเหลือผู้พิการได้อีกด้วย อย่างไรก็ตาม การใช้งานรถรถยนต์ขับเคลื่อนอัตโนมัตินั้นจะต้องมีระบบเซ็นเซอร์ (Sensors) ต่างๆ ที่ช่วยอำนวยความสะดวกและช่วยในการคำนวนและประมวลผลให้ระบบสามารถตัดสินใจต่อการขับเคลื่อนรถได้ ดังนั้นระบบเซ็นเซอร์เหล่านี้ต้องมีความสามารถที่หลากหลายในแต่ละหน้าที่ ในการทำให้รถยนต์สามารถขับเคลื่อนแบบไร้คนขับได้อย่างปลอดภัยและสร้างความเชื่อมั่นต่อผู้ใช้งานได้

ประเภทและหน้าที่ Sensors

อุปกรณ์เซ็นเซอร์แต่ละอุปกรณ์มีหน้าที่ที่แตกต่างกันอออกไปและมีความสำคัญมากต่อการตัดสินใจของระบบในการขับเคลื่อน ซึ่งสามารถแบ่งออกได้ 2 ประเภท คือ

1. Exteroceptive sensors อุปกรณ์เซ็นเซอร์ที่ได้รับการตอบสนองจากข้อมูลภายนอกระบบ

2. Proprioceptive sensors อุปกรณ์เซ็นเซอร์ที่รับการตอบสนองจากข้อมูลภายในระบบ

อุปกรณ์ที่ใช้ในการรับรู้สภาพแวดล้อจากภายนอก (Exteroceptive sensors)

เซ็นเซอร์ในส่วนของการรับค่าต่างๆ ที่มาจากสภาพแวดล้อมภายนอกแล้วนำค่าและข้อมูลที่ได้เหล่านั้นมาคำนวณหาระยะทาง ประกอบไปด้วย

• LIDAR (Light Detection and Ranging) เป็นอุปกรณ์ที่มีความสามารถและเทคโนโลยีในการใช้วัดระยะทาง โดยใช้หลักการพื้นฐานของคำนวณระยะจากการเดินทาง เช่น TOF หรือ Time of Flight โดยการส่งเลเซอร์ พัลส์ (Pulse) ไปถึงวัตถุที่ต้องการแล้วรับพัลส์ที่สะท้อนนั้นกลับมา แล้วคำนวณ เวลาที่ใช้ไป ซึ่งเทคโนโลยี LIDAR นี้ สามารถนำมาสร้างเป็นภาพ 3D ได้ พร้อมกับสภาพแวดล้อมโดยรอบ เพราเนื่องจาก LIDAR นั้นใช้ความถี่ที่ต่ำ ประมาณ 150 kHz จึงจัดอยู่ในเซ็นเซอร์ที่สามารถวัดระยะได้ไกล (Long Range Sensor)  ปัจจุบันมีการพัฒนาได้ทั้ง LIDAR แบบ Solid State และ Infrared

• Radar (Radio Detection and Ranging) เรดาร์นี้เป็นอีกเทคโนโลยีที่ใช้คลื่นวิทยุในการวัดระยะทาง มุม และความเร็วของวัตถุ ซึ่งมีใช้ในอุตสาหกรรมที่หลากหลาย โดยหลักการพื้นฐานคือใช้การแพร่คลื่นแม่เหล็กไฟฟ้า (Electromagnetic Wave) ในหลายย่านความถี่ อาทิ เช่น 24 GHz, 77 GHz, 79 GHz เป็นต้น โดยมีคุณลักษณะคือ ความถี่ที่สูงจะให้ความละเอียดสูงซึ่งทำให้สามารถแยกและระบุชนิดของวัตถุที่อยู่รวมกันได้ เรดาร์นั้นค่อนข้างมีข้อได้เปรียบเมื่อเปรียบเทียบกับ LIDAR เพราะเรดาร์นั้นมีความแข็งแรงคงทนต่อสภาวะแวดล้อมและภูมิอากาศได้ดี อีกทั้งราคาถูกกว่า และมีความพร้อมในการใช้งานได้มากกว่าอีกด้วย โดยทั่วไป ปัจจุบันการใช้งานเรดาร์นั้นจะถูกใช้งานกับรถในยุคปัจจุบันที่มีระบบช่วยเหลือการขับขี่ หรือ ADAS Systems   (Advanced Driver Assistance Systems) ที่ถูกออกแบบใน Cruise Control ในการป้องกันการชนกัน รวมถึงการเคลื่อนไหวของวัตถุที่อยู่รอบๆ

• กล้อง Camera  ใช้หลักการของการรับแสง (Passive Light Sensors) ในการสร้างภาพดิจิตอล ซึ่งในความสามารถเหล่านั้น มีจุดประสงค์ในการจับภาพการเคลื่อนไหวและภาพที่หยุดนิ่งของวัตถุ ข้อได้เปรียบตรงนี้คือการได้เห็นภาพที่เป็นภาพสีและลักษณะทางกายภาพ แต่ในทางตรงกันข้ามมีข้อเสียอย่างเด่นชัดคือปริมาณของแสงต้องมีเพียงพอ ตลอดจนสภาพวะอากาศที่มีผลต่อความเข้มของแสงและการได้มาซึ่งภาพดิจิตอล

• Ultrasonic การใช้คลื่นเสียงในการคำนวณหาระยะทางจากวัตถุ โดยส่งคลื่นเสียงออกไปกระทบวัตถุและสะท้อนกลับมาพร้อมเวลาเพื่อคำนวนหาระยะทางต่อไป ข้อได้เปรียบของเซ็นเซอร์นี้คือราคาถูกที่สุดเมื่อเปรียบเทียบกับเซ็นเซอร์อื่นๆ ข้อเสียคือการรบกวนกันของเสียงจากแหล่งกำเนิดเสียงอื่นๆในสภาพแวดล้อมต่างๆ

อุปกรณ์ที่รับรู้การตอบสนองจากภายในระบบ(Proprioceptive sensors)

เซ็นเซอร์เหล่านี้จะเป็นเซ็นเซอร์ที่ได้รับอาการหรือค่าต่างๆที่สำคัญจากตัวของรถเองหรือจากภายในของระบบ เช่น การเคลื่อนไหวของรถในทิศทางต่างๆ  มุมหัน หรือตำแหน่งของรถที่เคลื่อนที่ ประกอบไปด้วย 3 เซ็นเซอร์ คือ

• IMU (Inertial Movement Unit) เป็นอุปกรณ์อิเล็กทรอนิกส์ที่มี 3 แกน X Y Z ในการวัดความเร่งและการทรงตัวต่างๆ อีกทั้งยังมีไยโร (Gyroscope) ในการประคับประคองการทรงตัวและการเคลื่อนที่แบบ (Guidance) อีกด้วย ซึ่งข้อมูลดิบที่ได้จะเป็น ความเร็ว ความสูง มุมในการหัน

• GPS (Global Positioning Systems) โดยใช้หลักการของสัญญาณที่ได้รับจาก Receiver ที่ประกอบไปด้วยเวลา ที่สัญญาณถูกส่งมากจากดาวเทียมแล้วใช้การคำนวนในลักษณะ การตัดกันของตำแหน่งในสามพิกัด (Trilateration Method) เพื่อหาตำแหน่งที่ชัดเจน

• Encoders เป็นอุปกรณ์ลักษณะ Electro -Mechanical ซึ่งเปลี่ยนค่าตำแหน่งมุมของเพลาเป็นสัญญาอนาล็อกหรือดิจิตอล เพื่อให้การเกิดการส่งถ่ายหรือสั่งข้อมูลอื่นๆ ต่อไปในระบบควบคุม โดยทั่วไป Encoder ถูกใช้ในการให้ข้อมูลของการวัดระยะทางรถยนต์

การที่จะใช้งานรถยนต์ขับเคลื่อนอัตโนมัติได้อย่างมีประสิทธิภาพนั้น ต้องมีการนำเอาทั้ง 2 เซ็นเซอร์มาประกอบกันเพื่อให้สามารถแสดงข้อมูลได้อย่างละเอียดและถูกต้องมากยิ่งขึ้น หรือที่เรียกว่า Sensor Fusion Techniques ยกตัวอย่างเช่น การนำเอาข้อมูลของทั้ง GPS-IMU มาประกอบกัน เพื่อหาตำแหน่งของวัตถุโดยใช้ GPS และ IMU ในการทำนายและสร้างโมเดลสำหรับการเคลื่อนที่และการป้องกันการชนกันได้ รวมทั้งความน่าจะเป็นที่จะเกิดขึ้น จนได้ข้อมูลที่ละเอียดที่สุด เป็นต้น นอกจากนี้ยังมีเทคนิคอื่นๆ เช่น การใช้ข้อมูลระหว่าง Vision-LIDAR /Radar, Vision- LIDAR, RSSI-IMU และอื่นๆ

‍