智能化汽车驾驶环境因素感知技术-车元素
来源：车元素 日期：2018-04-27 点击：16246次
智能化汽车驾驶环境因素感知技术-车元素
随着各种新型传感器的研制和机器学习技术研究的飞速发展，使得汽车智能化联网化的研制在技术上逐步提升。国内外的科研机构和企业纷纷投入汽车智能化的研发行列。
汽车智能化联网化的技术结构主要分为环境感知、导航定位、路径规划和运动控制四个方面，汽车在行驶过程中获取外界环境因素信息是车辆进行辅助驾驶、导航定位、路径规划及运动控制的根本前提。
汽车环境感知中的常用技术手段和关键技术及使用到的各种传感器如下：
1、多线激光雷达（固态3D扫描激光雷达）传感器
激光雷达可获取环境空间的三维尺寸信息。激光雷达使用远距测距技术，通过向目标发射光线并且分析反射光来完成距离的测量。多线（亦称多层、三维）激光雷达能够增加一定角度的俯仰，实现一定程度的面扫描。激光雷达会受粉尘、雨雾天气影响，一般在自动驾驶汽车上多线激光雷达会结合其他传感器来实现障碍物探测和指导汽车安全通过道路。
2、摄像头图像传感器（相机、视觉识别）
摄像头图像传感器（相机、视觉识别）能够获取环境彩色景象信息，是机器视觉在车辆上的应用，是汽车获取环境信息的第二大来源。相机可选择的型号和种类非常多样，可简单分为单目相机、双目立体相机和全景相机（360/720全景）三种，其中单目和双目相机图像传感器融合了人工智能深度学习算法，在车道偏离、行人识别方面具有独到之处，目前使用较为普遍的单目摄像头传感器。
3、毫米波雷达
毫米波雷达传感器是工作频率选在 30——300 GHz 频域（波长为 1——10 mm，即毫米波段）的雷达。其优势在于波束窄，角分辨率高，频带宽，隐蔽性好，抗干扰能力强，体积小，重量轻，可测距离远。毫米波雷达具有较好的指向性和穿透力，具有全天时全天候工作特点，因此，毫米波雷达在目标距离、方位的前方防碰撞传感方面具有极佳优势。根据测量原理不同，毫米波雷达传感器可分为脉冲方式、调频连续波方式和ESR高频电子扫描方式三种。
4、单线激光雷达
单线激光雷达它能够发出一条激光束扫描某一区域，并根据区域内各点与扫描仪的相对位置返回由极坐标表达的测量值即测量物体与扫描仪扫描中心之间的距离和相对角度。它可以设置多种角度分辨率和扫描频率组合。由于单线激光雷达在空气中传播时会受粉尘、雨雾天气影响，有时难以得到准确的距离信息，一般不单独用于环境感知，或者仅仅用于特定环境场合。
5、超声波雷达
超声波传感器是利用超声波的特性研制而成的传感器。超声波传感器的数据处理简单快速，检测距离较短，主要用于近距离障碍物检测。超声波在空气中传播时能量会有较大的衰减，难以得到准确的距离信息，一般不单独用于环境感知，或者仅仅用于对感知精度要求不高的场合，如倒车雷达的探测任务中。
智能化汽车在行驶过程中需要对环境信息进行实时获取并处理。从目前的大多数技术方案来看，多线激光雷达对周围环境的三维空间感知完成了一半的环境信息获取，其次是相机获取的图像信息，再次是毫米波雷达获取的定向目标距离信息，以及 GPS 定位及惯性导航获取的汽车位置及自身姿态信息，最后是其他单线激光雷达、超声波传感器、红外线传感器等其他光电传感器获取的各种信息。
智能化使用多种传感器进行环境感知，将这些传感器安装于车辆固定位置。在汽车行驶过程中，对环境感知的要求是极其多样和复杂的，作为一个地面行驶机器人，其应该具备提取路面信息、检测障碍物、计算障碍物相对于车辆的位置和速度等能力，也就是说汽车对道路环境的感知通常至少包含结构化道路、非结构化道路检测，行驶环境中行人和车辆检测，交通信号灯和交通标志的检测等能力。
因此，智能化汽车环境因素感知需要多种传感技术融合方案，传感器数据融合相互补充和备份确认处理以获得更加完整更加精确的环境因素感知信息，使得智能化汽车更加安全可靠。
责任编辑：车元素 成玲
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