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無人駕駛汽車電子傳感技術
無人駕駛汽車在環境感知、路徑規劃、控制等子系統方面是相當復雜的,包括障礙物檢測、目標追蹤、道路檢測、車道規劃、位置檢測、導航、運動規劃等。相比其它無人駕駛機器,無人駕駛汽車的復雜性主要體現在周圍物體的高速移動、復雜多變的環境(如前、后、兩邊的行人和車輛等)、車輛位置的感知、車輛行為(泊車、停車、行車)和行車方向,因此需要進行目標檢測、距離和相對速度估算。
作為無人駕駛汽車環境感知的主要傳感設備有激光雷達、攝像機、雷達、超聲波傳感器、接觸傳感器等,激光雷達、雷達、超聲波傳感器都是有源傳感器。激光雷達的主要參數是探測距離,其會受目標反射率、天氣條件的影響。激光雷達按掃描距離可分為遠程和近程,按掃描空間可分為2D和3D激光雷達。2D激光雷達繞垂直軸旋轉,掃描水平面,呈扇形狀,典型的掃描角度為80°或270°;3D激光雷達的扇形掃描視角在垂直面內,扇形掃描可繞垂直軸旋轉一定角度(270°或360°)。攝像機可提供空間區域的數字圖像,圖像有黑白和彩色之分,分辨率在640×480~1328× 1048范圍內。用于無人駕駛汽車的攝像機面臨兩個挑戰:對低強度光的敏感度;對極亮和極暗區域的捕獲能力。雷達發射固定頻段的電磁波,其很少受天氣影響,能夠探測近距離(幾米之內)的障礙物,可探測到目標的相對速度,這一優點可用于無人駕駛汽車的決策和自適應巡航(ACC)。上述技術各有優缺點,理想的解決方案是配合使用,優勢互補。
傳感器集成化、傳感器數量減少將是無人駕駛汽車的發展趨勢,這些傳感器用于量產車不僅取決于傳感技術的發展,也取決于相關領域的研究。
Constantin Ilas et al. 2013 8th International Symposium on Advanced Topics in Electrical Engineering, Bucharest, Romania, May 23-25, 2013.
編譯:張為榮