无人驾驶中的核心传感器系统分析
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浅谈自动驾驶三大核心传感器技术据麦姆斯咨询介绍,汽车市场对视觉、雷达和LiDAR(激光雷达)传感器的需求不断增长,因为这些传感器能够实现先进辅助驾驶(ADAS)和自动/无人驾驶功能,不仅如此,汽车制造商还对传感器供应商提出了更加苛刻的新要求。
LiDAR、雷达以及图像传感器是未来自动驾驶汽车的核心支柱,图片引自《汽车MEMS和传感器市场及技术趋势-2017版》汽车市场对供应商的要求一直很高。
OEM厂商为了实现ADAS和自动驾驶技术,希望相关传感器在提升安全性的同时,尺寸能够更小、速度更快且成本更低。
通常,ADAS包括多种安全功能,例如自动紧急制动、车道监测以及障碍物警示等。
雷达,是一种障碍物探测技术,用于汽车盲点探测及其它安全功能。
“近年来,雷达模组的尺寸获得了大幅缩小,其散热要求也越来越高,”NXP(恩智浦)产品线经理Thomas Wilson说,“市场对雷达性能的要求越来越高,而尺寸要求不断缩小,因此成本压力越来越大。
”目前,汽车中应用的雷达模组是相对比较笨拙的系统,包含了多个基于不同工艺的芯片。
因此,为了追求更小的尺寸和更低的成本,Infineon(英飞凌)、NXP(恩智浦)、Renesas (瑞萨)以及TI(德州仪器)正在开发在同一个器件上整合多个元件的集成雷达芯片组。
尽管这些雷达芯片组可以针对多种不同的ADAS应用,但是,它们也代表了一种新的设计趋势。
IC制造商将不再采用多种不同的工艺来制造各种芯片,而是采用45nm和28nm的标准CMOS工艺来集成雷达器件。
当然,其它可选工艺还包括22nm体硅工艺和FD-SOI(全耗尽型绝缘硅)工艺。
实现ADAS和自动驾驶的另一种核心技术,激光雷达(LiDAR),是一种利用脉冲激光来测量目标距离的技术,也正从笨重的机械旋转扫描系统,向集成更多元件、尺寸更小的固态单元发展,以降低高昂的制造成本。
雷达业界正在开发下一代高分辨率雷达,以期替代昂贵的LiDAR,不过,LiDAR开发商也并没有闲着。
无人驾驶汽车的传感器技术分析随着科技的快速发展,无人驾驶汽车正逐渐成为现实。
作为无人驾驶汽车的核心组成部分,传感器技术在实现自动驾驶功能方面起着至关重要的作用。
本文将对无人驾驶汽车中常见的传感器技术进行全面分析,并探讨其在实际应用中的潜力和发展前景。
一、激光雷达传感器激光雷达传感器是无人驾驶汽车中最常见也是最重要的传感器之一。
它能够通过发射激光束并测量其返回时间来实现对周围环境的精确感知。
通过扫描周围环境并测量物体的距离和形状,激光雷达传感器能够生成车辆周围的高分辨率三维地图,为无人驾驶汽车提供准确的位置和环境信息。
然而,激光雷达传感器由于昂贵和体积大的特点,限制了无人驾驶技术的推广和应用。
二、摄像头传感器摄像头传感器是另一种常见的无人驾驶汽车传感器技术。
借助摄像头传感器,无人驾驶汽车能够实时获取车辆周围的图像信息,并通过图像处理算法对交通标志、道路标线和其他车辆等进行识别和分析。
摄像头传感器具有成本低、体积小的优势,适合在无人驾驶汽车中广泛应用。
但同时,摄像头传感器对光照、雨雪和污迹等环境因素会产生一定的影响,需要通过合理的算法和技术手段进行处理和优化。
三、雷达传感器雷达传感器是无人驾驶汽车中另一种常用的感知技术。
与激光雷达不同,雷达传感器利用电磁波来感知和测量周围环境中的物体。
雷达传感器能够提供车辆周围的距离、速度和角度等信息,并能够在复杂天气和光照条件下工作。
与激光雷达相比,雷达传感器具有较低的成本和更远的感知距离,但分辨率较激光雷达较低,难以获得精细的地图信息。
四、超声波传感器超声波传感器是一种常用于近距离障碍物检测和避障的无人驾驶汽车传感器技术。
通过发射超声波信号并测量返回时间,超声波传感器能够实现对车辆周围物体的距离测量。
超声波传感器的成本低、体积小、反应速度快的特点,使其在无人驾驶汽车中发挥着重要作用。
然而,超声波传感器的测量范围有限,无法提供对远距离障碍物的有效感知。
五、惯性传感器惯性传感器是一类用于感知车辆加速度、角速度和方向的技术。
无人驾驶汽车的核心技术无人驾驶汽车是科技界近年来的热门话题之一,它是指没有人类司机的情况下,汽车能够自动巡航,选择最优的路线和规避障碍物,从而实现自动驾驶。
这一技术的实现需要多个核心技术的支持,本文将从传感器、视觉识别、决策算法和车辆控制等方面阐述无人驾驶汽车的核心技术。
首先,传感器是实现无人驾驶汽车的重要基础,因为它们能够收集周围环境的数据,描绘出一个真实的世界,为决策算法提供必要的信息。
这些传感器包括激光雷达、摄像头、超声波和毫米波雷达等。
其中,激光雷达和毫米波雷达可以准确检测到障碍物的距离和位置信息,能在任何天气条件下正常工作,但成本较高。
而摄像头可以识别道路的线条和交通信号灯,超声波可以检测车辆周围的物体。
不同的传感器通过机器学习算法和深度学习算法来处理数据,将它们转换成可读的信息,为后续的决策做好准备。
其次,视觉识别是实现无人驾驶汽车的另一个重要技术,它通过电脑视觉和图像处理技术来识别道路、车辆和行人等物体。
这项技术的实现需要使用复杂的算法,其中包括基于深度学习的卷积神经网络和递归神经网络等。
这些算法能够在处理图像时进行特征提取和分类,从而识别出各种不同的物体。
视觉识别技术至关重要,因为无人驾驶汽车需要根据周围道路上的情况来做出正确的决策。
如果无法正确地识别物体,无人驾驶汽车就会变得危险。
决策算法是实现无人驾驶汽车的关键技术,它负责将传感器和视觉识别技术收集到的数据进行合理的分析和处理,并基于此做出正确的行驶决策。
决策算法需要通过深度学习和深度强化学习等技术进行训练,以适应各种复杂的路况和交通情况。
这些算法将车辆和行人等物体进行分类和分析,然后生成适当的行驶策略,如保持前方车距、超车或转弯等。
决策算法的表现直接影响着无人驾驶汽车的安全性和稳定性,因此必须严格设计和测试,确保其能够准确而及时地做出正确决策。
最后,车辆控制技术是实现无人驾驶汽车的最后一环,它负责将决策算法生成的行驶策略转化成车辆的动作信号,控制车辆的转向、加速和刹车等操作。
无人驾驶汽车的工作原理无人驾驶汽车(Autonomous Vehicles)是近年来全球科技发展的热门话题之一。
这种创新的交通工具不再依赖人类驾驶员,而是通过先进的技术和系统实现自主导航。
本文将介绍无人驾驶汽车的工作原理,包括感知、决策、控制等关键环节。
一、感知模块感知模块是无人驾驶汽车的核心组成部分,它通过各种传感器获取外部环境信息,并将其转化为数字信号进行处理。
传感器包括激光雷达、摄像头、超声波传感器和雷达等。
这些传感器能够实时扫描周围环境,测量距离、速度、方向等参数。
激光雷达(Lidar)是感知模块中最重要的传感器之一。
它通过发射激光束并测量光束反射的时间来确定物体的位置和形状。
与激光雷达相配合的摄像头则可以提供彩色图像,用于进一步分析和识别周围的道路、车辆和行人等。
二、感知数据处理感知模块获取的原始数据需要经过处理和分析,以获取车辆周围环境的详细信息。
这一步骤被称为感知数据处理。
首先,将传感器获取的数据进行滤波和去噪处理,以消除噪声和错误测量。
然后,使用算法对数据进行聚类、分类和识别,以便将不同的物体分类为车辆、行人、道路标志等。
感知数据处理的一个关键挑战是对复杂环境的解析和理解。
例如,在多车道道路上,无人驾驶汽车需要识别其他车辆的位置和速度,以避免碰撞。
在行人穿越道路时,车辆需要及时发现并采取相应的行动。
通过机器学习和深度学习等技术,无人驾驶汽车能够不断提升感知和理解能力。
三、决策与规划决策与规划模块负责根据感知到的环境信息,制定适当的行驶策略。
它基于预先设定的目标、路线和交通规则等,利用高级算法进行路径规划和行为决策。
无人驾驶汽车需要权衡各种因素,如交通流量、速度限制、行人优先等,以确保安全、高效地行驶。
路径规划是决策与规划模块的关键任务之一。
它考虑到目标地点、障碍物、交通标志和导航限制等因素,生成一条可行的路径。
同时,为了应对复杂的路况变化,路径规划还需要实时更新和优化。
四、控制系统控制系统是实现无人驾驶汽车行动的关键组成部分。
传感器技术在无人驾驶汽车中的应用和专利分析一、综述随着科技的飞速发展,无人驾驶汽车已经从一个科幻概念逐渐成为现实。
而在实现无人驾驶功能的众多技术中,传感器技术尤为关键。
传感器技术作为无人驾驶汽车的核心组成部分,对于实现车辆环境感知、数据收集和处理以及决策和控制功能具有至关重要的作用。
在无人驾驶汽车的领域,传感器技术的发展与应用已经取得了显著的成果。
激光雷达(LiDAR)技术能够提供高精度的三维环境信息,为自动驾驶车辆的精确导航和障碍物检测提供有力支持;摄像头和摄像头系统可以捕捉车辆周围的视觉信息,以实现车道保持、交通标志识别等功能;超声波传感器则主要用于近距离探测,如停车辅助和碰撞预警等。
还有多种类型的传感器,如红外传感器、磁传感器等,它们各自在不同的场景下发挥着重要作用。
在无人驾驶汽车传感器技术的发展过程中,也面临着诸多挑战。
如何在保证性能的同时降低成本、提高可靠性以及实现小型化是一个亟待解决的问题。
在传感器技术的应用过程中,还需要解决诸如数据的融合与处理、抗干扰能力、寿命及稳定性等问题。
本文将对无人驾驶汽车传感器技术的应用进行分析,并探讨其中的关键技术和专利进行分析。
通过对现有技术的评估,我们可以展望未来无人驾驶汽车传感器技术可能的发展方向,并对相关专利进行深入研究和探讨。
通过对该领域的专利分析,可以揭示其技术发展趋势、创新点以及潜在的市场竞争格局,为相关领域的研究者和企业提供有价值的参考信息。
1. 传感器技术在无人驾驶汽车中的重要性在当今快速发展的科技时代,无人驾驶汽车已经不再是遥不可及的梦想,而是逐渐走向现实。
在这一创新技术的背后,传感器技术无疑发挥着至关重要的作用。
作为无人驾驶汽车的核心组成部分,传感器技术能够实时收集车辆周围环境的信息,确保车辆在行驶过程中能够做出准确、快速的决策。
传感器技术能够提供无人驾驶汽车所需的多样化的感知能力。
这些感知能力对于无人驾驶汽车来说至关重要,因为它们可以帮助汽车识别道路上的其他车辆、行人、障碍物以及交通信号灯等关键信息。
无人驾驶车辆中的传感器技术使用指南无人驾驶车辆(Autonomous Vehicles,AVs)是未来交通领域的重要发展方向,具有革命性的潜力。
在实现全面无人驾驶之前,无人驾驶车辆需要依赖各种传感器技术来实时感知环境和采集数据。
本文将介绍无人驾驶车辆中常用的传感器技术,并提供相关的使用指南,以帮助读者更好地理解和利用这些传感器。
1. 激光雷达传感器(LiDAR)激光雷达传感器是无人驾驶车辆中最为常见和关键的传感器之一。
它通过发射激光束并接收反射光来建立高精度的环境地图和障碍物检测。
使用激光雷达传感器可以实现车辆的精确定位、路径规划和障碍物避让等功能。
在使用激光雷达传感器时,需要注意以下几点:- 定位和安装:激光雷达传感器通常安装在车辆的顶部或底部,要确保其位置能够最大程度地覆盖周围环境。
- 精度和分辨率:选择具有高精度和分辨率的激光雷达传感器,以获取准确的地图和障碍物数据。
- 去除遮挡效应:激光雷达对遮挡物敏感,需要在数据处理中去除遮挡效应,以保证感知的准确性。
2. 摄像头传感器摄像头传感器主要通过拍摄周围环境的图像来实时感知道路状况和识别交通标志、车辆和行人等。
摄像头传感器在无人驾驶车辆中具有重要的作用,并与其他传感器技术相互补充。
使用摄像头传感器时需要注意以下几点:- 视野范围:选择具有广角和高清晰度的摄像头传感器,以获取更广阔的视野和清晰的图像。
- 夜间视觉:摄像头传感器在夜间可能存在视觉上的限制,因此需要选择具有低照度增强和红外夜视功能的传感器。
- 图像处理:摄像头传感器采集到的图像需要经过图像处理和目标识别算法,以实现车辆的实时感知和决策。
3. 雷达传感器雷达传感器是无人驾驶车辆中用于探测障碍物和距离测量的重要技术。
雷达传感器通过发射无线电波并接收反射波来实现目标检测和距离测量。
在使用雷达传感器时需要注意以下几点:- 定位和数量:雷达传感器通常安装在车辆的前部和后部,以实现全方位的感知和防撞功能。
理解无人驾驶车辆的传感器系统近年来,无人驾驶车辆成为了科技领域的热门话题。
这些智能车辆能够在没有人类干预的情况下自主驾驶,为我们的出行带来了巨大的便利。
然而,要实现无人驾驶,一个关键的技术就是传感器系统。
本文将探讨无人驾驶车辆的传感器系统,了解其原理和应用。
传感器系统是无人驾驶车辆的"眼睛"和"耳朵",通过感知周围环境的信息,为车辆提供实时的数据。
这些数据包括道路状况、障碍物、行人等,以及天气状况、光照强度等。
传感器系统主要由雷达、激光雷达、摄像头和超声波传感器等组成。
首先,雷达是无人驾驶车辆中最常见的传感器之一。
雷达通过发射无线电波并接收其反射信号,可以测量物体的距离和速度。
雷达的工作原理类似于我们常见的测速仪,但其测量范围更广。
无人驾驶车辆上的雷达可以探测到前方的障碍物,并根据其距离和速度进行规避操作。
其次,激光雷达是无人驾驶车辆中应用较广的传感器之一。
激光雷达通过发射激光束并测量其返回时间,可以精确地计算物体的距离和形状。
激光雷达的工作原理类似于测量仪器中的测距仪,但其测量范围更广。
无人驾驶车辆上的激光雷达可以生成高精度的地图,并实时更新周围环境的变化。
另外,摄像头也是无人驾驶车辆中重要的传感器之一。
摄像头通过捕捉周围环境的图像,可以提供更为直观的信息。
无人驾驶车辆上的摄像头可以识别道路标志、交通信号灯以及行人等。
同时,通过计算机视觉和深度学习等技术,摄像头还能够进行目标检测和跟踪,实现自动驾驶功能。
最后,超声波传感器是无人驾驶车辆中常用的近距离传感器。
超声波传感器通过发射超声波并接收其反射信号,可以测量物体与车辆之间的距离。
无人驾驶车辆上的超声波传感器常用于停车辅助系统,可以帮助车辆避免与周围物体碰撞。
综上所述,无人驾驶车辆的传感器系统起着至关重要的作用。
传感器系统能够感知周围环境的信息,为车辆提供实时的数据支持。
无人驾驶车辆通过传感器系统的协同工作,能够自主地感知和分析路况,做出相应的驾驶决策。
无人驾驶汽车中的传感器技术探究随着科技的不断进步和发展,无人驾驶汽车已经成为人们关注的热门话题之一。
无人驾驶汽车的出现改变了我们对交通出行的认识和方式,而传感器技术则是实现无人驾驶汽车的关键。
本文将探究无人驾驶汽车中的传感器技术,介绍其作用、种类和应用。
传感器技术在无人驾驶汽车中扮演着重要的角色,它们负责收集、处理和传输车辆周围的各种信号和信息,为无人驾驶汽车的决策和行为提供关键的支持。
传感器技术可以看作是无人驾驶汽车的感官系统,它们能够感知并解读路况、障碍物、天气等各种环境信息,使无人驾驶汽车能够实时做出正确的决策和行动。
在无人驾驶汽车中,常用的传感器技术包括激光雷达(LIDAR)、摄像头、毫米波雷达和超声波传感器等。
激光雷达是无人驾驶汽车中最重要的传感器之一,它通过向周围环境发射激光束并测量其反射时间来获取物体的距离和位置信息。
激光雷达的高精度和快速响应使其成为无人驾驶汽车中不可或缺的技术。
摄像头也是无人驾驶汽车中常用的传感器之一,它们能够捕捉和记录车辆周围的图像和视频信息。
通过图像处理和计算机视觉技术,摄像头可以实现车辆环境的识别和分析,例如识别交通标志、检测行人和车辆等。
摄像头能够提供丰富的视觉信息,使无人驾驶汽车能够更准确地感知周围环境。
毫米波雷达是一种特殊的雷达技术,其工作原理是通过发送和接收高频微波信号来探测周围物体的位置和运动状态。
毫米波雷达具有高分辨率、抗干扰能力强等优点,在无人驾驶汽车中被广泛应用于障碍物检测、车道保持和自适应巡航等功能。
超声波传感器采用声波的波动和回声来测量物体的距离和位置,它们通常应用于近距离障碍物检测和停车辅助等功能。
超声波传感器能够提供高精度的距离测量能力,使无人驾驶汽车能够安全地避开障碍物或执行精确的停车动作。
除了以上列举的传感器技术,无人驾驶汽车还可以结合全球卫星定位系统(GPS)和惯性导航系统(INS)等,实现对车辆位置和导航的精确控制。
GPS 和INS可以为无人驾驶汽车提供准确的定位和导航信息,使其能够在复杂的路况下进行精确的路径规划和行驶。
无人驾驶汽车中的智能传感技术研究随着科技的不断进步和发展,自动驾驶汽车已经成为不少公司和国家的研究热点。
作为未来交通领域的新宠,无人驾驶汽车的设计、制造和研发需要多个领域的专家共同合作完成。
其中,智能传感技术就是自动驾驶汽车中极其重要的组成部分。
本文将从无人驾驶汽车中智能传感技术的原理、应用和前景三个方面对其进行探讨。
一、智能传感技术的原理自动驾驶汽车需要依赖于众多的传感器来感知周围的环境和道路状况。
这些传感器可以分为视觉传感器和非视觉传感器两大类。
视觉传感器主要包括摄像头、激光雷达和红外传感器等。
而非视觉传感器则包括GPS导航、声纳等。
摄像头是无人驾驶汽车的“眼睛”。
通过用摄像头感知前方的道路标志、红绿灯、交通标线等,无人驾驶汽车可以在不断的数据处理后做出相应的反应。
激光雷达则被称为无人驾驶汽车的“耳朵”。
激光雷达的作用是扫描车辆周围的环境,在检测到障碍物和行人等危险情况时,向无人驾驶汽车发送信号,让其做出反应。
红外传感器则可以帮助车辆感知室外温度与室内温度的温度变化差别,以便给驾驶者一个较为舒适的环境和驾驶状态。
GPS导航系统对于无人驾驶汽车来说也具有非常重要的意义。
GPS导航可以提供车辆的精确定位,同时还可以将车辆的行驶路线、下一步要到达的目的地等信息反馈给驾驶员。
声纳系统则可以对车辆周围的环境进行扫描和监测,及时发现并处理车辆周围的危险情况。
如恶劣气候、瓦斯等,及时发出提醒或警报,提供清晰驾驶指引。
二、智能传感技术的应用智能传感技术的应用不仅可以用于无人驾驶汽车的制造和研发,还可以应用在其他很多领域中。
在养老护理方面,智能传感技术可以帮助老人在生活中更为舒适便利。
养老护理机器人可以具备物品识别、生活服务与智能监控等功能,为老人提供生活和监护等方面的一些必要服务。
在环境监测方面,智能传感技术也发挥了重要作用。
例如,水质监测系统可以测定水样中有害有机物的含量,检测污染源的稳定性和控制污染源的位置等,从而监测水源的安全。
无人驾驶汽车的传感器技术及应用无人驾驶汽车的传感器技术及应用是当前汽车行业发展的热门领域之一。
传感器作为汽车自动驾驶的基础技术之一,通过感知周围环境的信息,为车辆提供关键数据,以实现智能决策和自主行驶。
本文将介绍无人驾驶汽车传感器技术的原理、分类以及应用领域。
无人驾驶汽车所使用的传感器可以分为多种类型,如激光雷达、摄像头、超声波传感器等。
这些传感器能够感知车辆周围的物体、道路情况和其他车辆等信息,为车辆的决策提供数据支持。
其中,激光雷达是最为核心的传感器之一。
它通过发射激光束并测量其返回的时间来计算物体的距离和位置。
激光雷达可以实时高精度地感知周围环境,为车辆提供全方位的感知能力,是无人驾驶汽车的重要组成部分。
除了激光雷达外,摄像头也是无人驾驶汽车的常用传感器之一。
通过采集视频画面并进行图像处理,摄像头能够提供车辆周围的视觉信息,包括道路标志、交通信号灯、行人、车辆等。
摄像头结合计算机视觉技术可以对这些信息进行识别和分类,为车辆的决策提供更为详细和准确的数据支持。
此外,超声波传感器也是无人驾驶汽车常用的传感器之一。
超声波传感器可以测量物体与车辆之间的距离,包括前方、后方和侧面的障碍物。
它可以用于车辆的安全停车、避障等功能,为车辆提供准确的距离信息,并及时进行决策和控制。
无人驾驶汽车传感器的应用领域广泛,包括智能交通、物流配送、农业、工业等。
在智能交通领域,传感器可以实时感知交通状态、车辆位置和行驶路径,提供实时导航和路径规划。
物流配送领域,传感器可以实现自动驾驶的无人车辆配送,提高效率和准确性。
农业领域,传感器可以监测土壤湿度、温度和作物生长情况,为农作物种植提供决策支持。
工业领域,传感器可以用于自动化生产线的控制和管理,提高生产效率和安全性。
然而,无人驾驶汽车的传感器技术在实践中面临一些挑战。
首先,传感器的精度和可靠性对于车辆的安全至关重要。
任何一个传感器的误差都可能导致事故的发生,因此传感器的设计和制造需要严格控制质量。
无人驾驶中的核心传感器系统分析
作者:姜嘉睿
来源:《时代汽车》2019年第02期
摘要:无人驾驶的关键在于利用传感器进行车辆周边环境的判断,不仅是静态障碍物,而且还有移动的车辆和人,动态障碍物大多利用激光传感器进行检测。
技术路线主要包括以特斯拉为代表的视觉主导的多传感器融合方案,以及以谷歌Waymo为典型代表的低成本激光雷达为主导的两种方案。
本文进行了分类讨论,并根据现状探讨了发展趋势。
关键词:无人驾驶;传感器;测试传感
1 无人驾驶
无人驾驶,顾名思义就是自动化的驾驶,不需要手动操控,是当今汽车技术研究的前沿和热点。
但要最终实现完全自动化,是一个漫长的过程,所以为了便于研究,将根据自动化程度,将无人驾驶进行分级。
目前主流的分级方式共有两种[1]。
第一种由美国机动工程师协会(SAE)提出,按照完全由人为驾驶到完全由汽车自动驾驶,也就是从无自动化到完全自动化展开,将无人驾驶技术分为0-4五种程度,分别是无自动化、驾驶辅助服务、部分自动化、有条件自动化、高度自动化。
第二种由美国高速公路安全管理局(NHTSA)提出,也是分为0-4五种程度,分别是驾驶员控制、可以沿前后或左右一个方向自动控制、沿前后和左右两个方向都可以自动控制、能实现环境感知、完全自动化。
无人驾驶的关键在于利用传感器进行车辆周边环境的判断,不仅是静态障碍物,而且还有移动的车辆和人,动态障碍物大多利用激光传感器进行检测。
例如斯坦福大学的“Junior”,卡耐基·梅隆大学的“BOSS”智能车、牛津大学的无人车辆“WildCat”。
我国起步较晚,但发展很快,国防科学技术大学自主研发的智能车“开路雄狮”,也是运用这种原理。
2 核心传感器系统
据清华大学邓志东教授介绍,自动驾驶环境感知的技术路线主要有两种[2]:一种是以特斯拉为代表的视觉主导的多传感器融合方案,另一种是以谷歌为代表的激光雷达主导的方案。
激光雷达具有高精度、高分辨率、高抗干扰能力、体积小质量轻等优势,但成本太高,而且对静止物体的探测有着不可忽略的缺陷。
而毫米波雷达侦察范围更广,成本相对更经济,也更抵抗天气的变化影响,因此毫米波雷达更收到广大厂家的青睐。
2.1 以视觉为主导
以特斯拉为代表:摄像头+毫米波雷达+超声波雷达+低成本激光雷达
摄像头视觉属于被动视觉,受环境光照的影响较大,目标检测与SLAM较不可靠,但成本低。
目前,特斯拉已经在其量产车上列装了Autopilot 2.0固件,而且成本较低,只有7000美金左右,8个摄像头组成单目环视,有1个毫米波雷达和12个超声波雷达,希望从L2跳跃到L4。
Autopilot2.0核心内容由主动巡航控制(TACC)、辅助转向(Autosteer)、自动变道构成,可同时与车道辅助、防撞辅助、车速辅助等功能搭配使用。
其中,主动巡航控制可以自动对车辆进行纵向控制,简单来说就是开启后系统接管了刹车,但驾驶员仍然需要手动控制方向盘。
辅助转向提供的自动横向控制,取代了手动控制方向盘的操作。
经过努力,特斯拉近期已经完成了将路测大数据从Mobileye单目视觉技术过渡到基于Nvidia Drive PX2计算硬件平台的特斯拉Vision软件系统上,并且在2018年3月底发布了新8.1软件版本,它用深度学习的方法在短期内基本达到了Mobileye的技术水平,这是以前很难想象的。
经过不同体验者测试,Autopilot2.0目前可以安全开启的地方仍然是高速公路,但是在一些车道线清晰的城市路段,我们也能看到主动巡航控制和辅助转向可被激活的提示。
于是在保证安全的前提下,设置了一部分附加测试,但这部分场景严格来说并不在Autopilot2.0的适用范围。
Autopilot2.0的功能目前无法直接移植到城市环境使用。
虽然可以顺利开启(2、3分钟),但城市中有走向复杂的车流,需要通过没有车道线的红绿灯路口,车与车间距更近,特斯拉表现变道不够顺滑和决策不够干脆。
特斯拉Autopilot2.0系统严重依赖GPS数据及其定制的高精度地图,系统如果单靠实时数据工作会比较粗糙。
特斯拉以后进步会从两方面入手:一个是地图和定位;一个是最大程度地升级软件算法。
如8.1版的更新,特斯拉增加了另一个前端面向相机来提高Autosteer的性能,提升主要体现在高速公路环境。
特斯拉主张使用多摄像头的方案来替代多毫米波雷达和激光雷达方案,这意味着特斯拉在享受低成本硬件的同时,要在软件算法上承受更多的压力。
随着传感器数量的增加,对软件算法的开发提出了更多挑战[3]。
2.2 以激光雷达为主导
以谷歌Waymo为代表:低成本激光雷达+毫米波雷达+超声波传感器+摄像头。
有报道中称谷歌Waymo抢先实现无人车商用“这是全球第一个自动驾驶技术向公众开放、并进行商业化的案例”。
LiDAR传感器快速发射激光脉冲(通常最高可达每秒150000次脉冲),激光信号到达障碍物后反射回LiDAR传感器。
传感器通过测量激光信号从发射到返回的时间,精确计算确定传感器到障碍物之间的距离,它还能探测目标物体的准确尺寸。
LiDAR通常用于高分辨率地图的绘制。
Waymo的LiDAR系统不仅可以探测行人,还可以识别行人所面对的方向。
因此,自动驾驶汽车可以精确预测行人将向哪个方向行走。
其高精度还可以“看”到更丰富的细节,例如骑行
者挥手示意你先通过,当车辆全速行驶时能够在两个足球场以外的距离提供惊人的探测精度。
Waymo还通过努力将LiDAR传感器的成本降低了约90%。
数年前,一个LiDAR单元的售价高达75000美元,而现在已经降到了7500美元,使这项技术变得更加经济从而实现普及。
不过,这项技术也有一些明显的缺点。
LiDAR系统可以轻松地探测位于30~200米范围内的物体。
但是,当面对附近物体地精确识别时,该系统可能会力不从心。
它在所有光线条件下均能正常工作,但在雪、雾、雨和扬尘环境下,其性能会开始打折扣。
此外,其光学识别性能也不够给力。
这就是为什么像Google这样的自动驾驶汽车制造商,会将LiDAR与其它辅助传感器(例如摄像头和超声波传感器)一起搭配使用[4]。
对比RADAR系统则相对便宜很多。
成本,应该是Tesla选择RADAR技术而不是LiDAR 技术的原因之一。
RADAR系统的一个优势是在雾、雨、雪和扬尘等所有天气条件下,均能稳定运行。
然而,相比LiDAR传感器,它的角度精度略低,在弯道上会丢失目标车辆。
如果多个探测对象彼此靠得很近,它可能会出现识别困难。
例如,RADAR可能会将附近的两辆小型汽车视为一辆大型车辆,从而发出错误的接近信号。
不过,与LiDAR系统不同的是,RADAR 可以利用多普勒频移精确地确定相对行驶速度和移动物体的速度
LiDAR和RADAR这两种传感器技术的基本功能都是通过在行驶中与障碍物保持一定的安全距离,以确保自动驾驶汽车中的乘员安全。
无论选择LiDAR还是RADAR,这两种技术都能很好的胜任这项任务。
不过,这两种技术各自都还有比较明显的优缺点。
尽管采用LiDAR传感器的汽车能够“看”得更清晰准确,但是RADAR系统尺寸更小,还更便宜。
3 发展趋势与展望
这两种技术路线都有着各自的优缺点,现阶段,无人驾驶行业厂家也是各有倾向,选用的核心传感器系统也是各有不同。
但业内普遍认为毫米波雷达、激光雷达以及摄像头等多种融合才是最适合无人驾驶的核心传感器系统。
在使用过程中,每一种传感器都有各自最适合的使用环境,也就是说每种传感器都有它最精准的目标检测对象和检测范围。
例如,毫米波雷达可在低分辨率情况下完成测距,且受天气因素影响小;而摄像头有更高的分辨率,能够感知颜色,但受强光影响较大;激光雷达则能够提供三维尺度感知信息,对环境的重构能力更强。
所以,只有多种传感器融合才能获得为车辆提供更准确的周边信息,才能保障车辆行驶的安全性。
参考文献:
[1]第十九届中国国际工业博览会科技论坛项目——2018年无人驾驶技术发展趋势论坛圆满举办[J].竞争情报,2018,14(05):55.
[2]张伟,毕桂.无人驾驶汽车的研究[J].才智,2018(29):225.
[3] 王程博,张新宇,张加伟,刘硕.未知环境中无人驾驶船舶智能避碰决策方法[J/OL].中国舰船研究:1-6[2018-11-28].https:///10.19693/j.issn.1673-3185.01144.
[4] 依克热木.无人驾驶汽车技术发展中存在的问题分析[J].汽车与配件,2018(29):50-51.。