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无人驾驶汽车常用的传感器

无人驾驶汽车所用的信息全部来自传感器,没有传感器就没有无人驾驶车,传感器是无人驾驶车的核心部分。无人驾驶车可以实现一秒刹停,主要取决于它的感知能力强。无人驾驶车主要的传感器有激光雷达,毫米波雷达,计算机视觉技术等,可以测试各种障碍物和环境,以及道路的各种标志。

激光雷达

激光雷达是无人驾驶汽车中最强大的传感器之一。它的作用很广泛,如:可以区分真实移动中的行人和人物海报、在三维立体的空间中建模、检测静态物体、精确测距等。 激光本身具有非常准确的测距能力,其测距精度可达到厘米级。而通过发射激光束来探测目标位置、 速度等特征量的激光雷达,由于激光雷达可以形成精度高达厘米级的 3D 环境地图,因此它在自动导航车辆(AGV) 及无人驾驶系统中都发挥了重要作用。 大多无人驾驶汽车的架构图中,车顶的一个柱状物体总会吸引人的注意, 这个柱状物体就是激光雷达。它可以360°高速旋转,也就是通过360度发射激光实时感知到车周身不同行人和各种障碍物后,一秒刹停。

激光雷达使用的技术是根据激光遇到障碍物后的折返时间计算目标与自己的相对距离。激光雷达优点很多:测量精度高、可见范围远、方向性好、抗干扰能力强等,兼具了许多传感器的功能,所以它是无人驾驶汽车的重要传感器。 但雨雪天气是激光雷达的致命弱点,因为激光雷达的工作原理,雨雪天气、结冰的地面会引起反射特性发生变化,从而影响激光雷达构建三维地图。 

毫米波雷达

      工作在毫米波波段探测的雷达,通常毫米波是在30~300GHz频域(波长为1~10mm)的电磁波,频率高于无线电低于可见光和红外线。在这个频段的特性使其非常适合应用在车载领域。

      目前,市面上的高端汽车大多已经实装了毫米波雷达,比较常见的毫米波雷达有:24GHz频段、77GHz频段。24G汽车雷达主要应用在车辆的盲点监测和变道辅助;77G频段雷达体积相比前者体积更小,频率更高,雷达性能优于24GHz的毫米波雷达,主要应用在紧急制动、主动跟车等对安全要求较高的功能上,应用前景广阔;其巨大优势是精度高、分辨率高。雷达分辨率是指雷达可区分的两个物体的最近距离,高分辨率对于无人驾驶的实现和安全性非常关键,其中24Ghz雷达分辨率为0.6米,77GHz为20厘米。

      毫米波雷达对速度非常敏感,测速准确,它有很明显的多普勒效应,通过检测多普勒频移就可将目标速度提取出来。对10米的行人探测角度可达到120°,探测角度虽有一定的局限性,但它的优点如高于视觉的测速测距精度、全天候工作能力、盲区小、适用雨雪雾霾沙等恶劣天气,足以让它获得无人驾驶开发者的青睐。

计算机视觉

摄像头是计算机视觉的核心部分,是自动系统的主要视觉传感器。对于无人驾驶而言,它可以帮助确定车道线的位置、识别车辆和行人,以确保安全性。相比上面两种传感器它价格低廉,获得的信息量极大,特征识别好,但受天气干扰很大,也会被视野夜晚暗光影响。且通过镜头记录的图像通常会出现一定程度的失真,即图像畸变现象的存在, 所以应用计算机视觉前提是进行相机标定。

      不同传感器各有优劣,所以需要多种传感器协同工作,优势互补,共同组成高级驾驶辅助系统,进而实现无人驾驶。