什麼是ADAS？從字面來看，ADAS就是Advanced Driver Assistance Systems的縮寫，翻譯成中文，就是先進駕駛輔助系統。既然ADAS是『輔助系統』，自然可知它與『自動駕駛』存有程度上的差異。但若換一個角度來看，ADAS系統的發展卻也是我們邁向自動駕駛終極目標的必經之路。
從功能面來看，現今ADAS主要包括了：
此外，包括：緊急煞車系統﹅頭燈自動啟閉系統﹅自動停車輔助系統﹅夜視系統﹅側風穩定系統﹅駕駛疲勞偵測系統…等，也都屬於ADAS的範疇，在此不再一一贅述。
從系統架構面來看，ADAS主要由三大模塊組成：感測器﹅處理器與制動器。
(1) 感測器(Sensor)：用以偵測各種外界的訊號，如：超音波(Ultrasound)、雷達(Radar)、光達(LiDAR)﹅攝影機(Camera)等等，主要用於偵測距離的遠近。其功能與應用可由圖1一目瞭然。
圖1： 因應ADAS不同的功能需求而採用的感測技術總覽
(2) 處理器(Processor)：處理接收進來的訊號，在汽車裡稱為「電子控制單元 (Electronic Control Unit, ECU)」，做出適當的分類與處理，再向致動器輸出控制訊號。常見如：微處理器(MPU)、數位訊號處理器 (DSP)。
(3) 致動器(Actuator)：控制各種致動的裝置，依照處理器傳送過來的控制訊號，讓相關的裝置完成運作。如：啟動自動煞車使汽車停止前進、啟動螢幕顯示警告訊息、啟動蜂鳴器發出警示音等。
LiDAR的英文全名為Light Detection And Ranging，中文稱為『光達』或『雷射雷達』。可應用於先進駕駛輔助系統(ADAS)的自適應巡航控制系統﹅緊急煞車系統﹅行人偵測系統與前車防撞警示系統等，其主要功能為精準測距。
光達基本是由雷射光源、光感測器和成像機構等3部分組成。雷射光源一般採用半導體雷射；光感測器一般是用光電二極體(Photodiode, PD)或雪崩光電二極體(Avalanche photodiode, APD)；成像機構則分為掃描式或非掃描式的成像機構。在車用光達常用的距離量測方法就是利用飛行時間(Time of Flight, ToF)技術。關於ToF技術，將在本文下一個章節加以說明。
目前自駕車的發展，依據『是否採用LiDAR』的選擇，分為兩個門派：第一個派系是以特斯拉(Tesla)為首的陣營。此門派只以毫米波雷達與攝影機為主，不使用LiDAR。第二個門派則以Google為首。Google不只使用毫米波雷達與攝影機，更使用Velodyne H64E的光達，拍攝360度3D影像。
Tesla陣營決定不使用LiDAR的原因是其成本太過昂貴。然而，從近十年兩個陣營累計的實際案例來看：Tesla自駕車發生了一些嚴重車禍案例；而Google自駕車在經歷了超過300萬英哩的實際測試後，僅發生十餘起的輕微擦撞事故。另外，從功能面來看，光達可以提供0.1度角解析度，100公尺測距和5~10Hz的畫面更新率。這讓世界各地許多從事自駕車發展的團隊，普遍有一個共識，那就是：依現今自駕技術水準，未使用LiDAR作為感測器的自駕車，達到Level 2~3的標準沒有問題；但若要達到Level 4~5，亦即達到『高度自駕』甚至是『完全自駕』的程度，就非使用LiDAR不可。
表1： 美國汽車工程師協會(SAE)自駕車分級表
LiDAR對於自動駕駛的發展如此重要，這也促使產品必須朝向更低成本﹅更耐用與更安全的方向發展，具體項目如下：
ToF是Time of Flight的縮寫，也就是飛行時間。當我們得知光的飛行時間，將光速乘以飛行時間就可以計算出距離。例如：光飛行一年的距離稱為一光年。
將ToF技術細分，可分為兩種：(1) iToF (Indirect Time of Flight)間接飛行時間技術；(2) dToF (Direct Time of Flight)直接飛行時間技術。欲實現這兩種技術都需要有發射端與接收端，其差別主要在於計算距離的公式不同。
iToF技術的發射端使用的是調製光，具備特定的週期與振幅。當這個特定調製的入射光從物體表面反射回來，接收器就會接收到相同週期的反射光，但這入射光與反射光兩者之間存在著一個相位的延遲。當我們測得此相位差延遲了幾個週期，就能透過下列公式計算出距離。
而dToF技術的距離計算公式較為直接：
dToF的光源一般採用脈衝光(Pulsed Light)，脈衝光指的是在一個極短時間內發出的光束，dToF的感測器在脈衝光發射出去的時候記錄當下的時間，並與接收到反射光的時間計算出時間差(∆t)，然後直接將時間差乘上光速除以2就計算出了物體與車子之間的距離。
那麼，iToF與dToF各有什麼優缺點呢？我們可以從下表的詳細比較得知。不過，在此先下個小結論：短期而言，iToF技術挾著CMOS成本優勢，應可佔有一定的市場份額。但隨著SPAD製程技術的持續演進，預期dToF技術的成本將可獲得大幅改善。屆時dToF技術在偵測距離的優勢，將會佔據更多市場份額與產品應用。
表2： iToF與dToF的優缺點比較
SPAD就是單光子雪崩二極體(Single Photon Avalanche Diode)的縮寫，稱為單光子累崩二極體，是一種半導體光偵測器。當我們在SPAD兩端施加更高的反向偏置電壓(矽材料通常為100-200 V)，此時光子進入矽材料後，利用電離碰撞(雪崩擊穿)的效應，可以獲得大約100倍的內部電流增益，進而引發連鎖倍增效應。這時候的電流就會非常大，能夠很輕易的被電路偵測到。在製程上，透過摻雜技術的不同，可以讓SPAD允許施加更高的電壓而不會被擊穿，從而獲得更大的增益。一般來說，反向電壓越高，增益越大。
圖2：單光子雪崩二極體倍增效應示意圖
SPAD主要用於光達(LiDAR)和長距離光纖通信，此外，也開始被用於正電子斷層攝影和粒子物理等領域。SPAD陣列也已被商業化，比較知名的製造商包括：索尼(SONY)﹅意法半導體(STMicroelectronics)與安森美(ON Semiconductor)…等。
更多有關SPAD的特性測試，包含偏壓區域和電流電壓特性、Dark count rate (DCR)、Jitter抖動等，將在本系列的第二篇文章進行更詳細的介紹，敬請期待。
