多傳感器融合的智能車定位導航系統設計

黃樹亮

摘要：隨著時代的不斷發展，我國經濟水平日益提高，在此基礎上，汽車幾乎成為每家每戶所必備的生活用品，為人們的出行提供良好的效率和速度保障。本文針對多傳感器融合的智能車定位導航系統設計進行分析，以探尋完善導航技術的方式。

關鍵詞：傳感器;智能車;定位導航系統;設計

中圖分類號：TP242.6 文獻標識碼：A 文章編號：1007-9416（2019）05-0168-01

0 引言

利用多傳感器進行融合的智能車定位導航系統設計，是導航技術現代化發展的必然趨勢，并且隨著技術的研發不斷深入，汽車行業將朝向智能化的無人駕駛方向發展，進而達到完善汽車的功能以及提高出行安全指數的效果。多傳感器融合主要基于GPS/INS、機器視覺和超聲波雷達技術二形成，旨在實現智能車在簡單、結構化道路環境下的自動駕駛，以及傳統導航性能的提高。

1 多傳感器融合的智能車定位導航系統設計背景

智能車是近代高新技術綜合體，集環境感知、規劃決策、多等級輔助駕駛等功能于一體，并且大量運用計算機、現代傳感、信息融合、通訊、人工智能以及自動控制技術，是新時期下世界范圍內車輛工程領域研究的熱點。智能車的研究目標是實現城市的智能交通系統，以智能車對于環境良好的判斷分析后的決策能力，和精準道路駕駛操控能力，創新公眾的駕車模式，避免由于人為因素所造成的車禍情況發生，從而緩解城市交通壓力。所謂智能車，則是在汽車原有基礎上，添加先進的傳感器、控制器、執行器等裝置，通過車載傳感系統和信息終端實現人、車、路的智能信息交換，其中傳感器的使用，能夠幫助汽車在駕駛過程中，提高對外界環境的敏感度，并且加強原有導航系統的精確程度，進而使車輛按照人為意愿進行工作。

2 智能車概述

相比于傳統汽車，智能車更加現代化、科學化，其中對于傳感器的利用更加豐富，首先需要具備一套完整的導航信息資料庫，在其中應當包含全國各地道路情況、基礎設施、旅游景點等信息，進而為智能車的路線提供良好的保障。其次，智能車應當具備GPS定位系統，為汽車進行位置確定，結合以數據庫中道路信息對通行方案進行合理規劃。智能車還應當具備相應的路況實時信息系統，通過交通管理中心對路況信息的實時監控，為智能車提供道路前方的實際情況，一旦發生堵車、修路、事故等問題，智能車將會主動避讓。區分于傳統汽車，智能汽車中的車輛防碰系統更加成為無人駕駛的前提保障，其中探測雷達、信息處理系統、駕駛控制系統等應用，實現智能車通過感應，分析行駛過程中的實際情況，進而對障礙物進行躲避。一旦智能車發生意外情況，其中的緊急報警系統將會自動上報指揮中心，從而提高救援工作的效率。除此之外，智能車還具有自動駕駛技術和無線通訊技術等方面。

3 多傳感器融合的定位導航系統的架構

多傳感器融合的智能車定位導航系統為由車載電腦和電控系統共同構成的雙核心架構，車載電腦作為雙核心架構的上位機，而電控系統則作為雙核心架構的下位機，通過上下位機通信模塊實現雙核間通信。對整體的定位導航系統進行拆分，可以分為GPS/INS模塊、視覺傳感器模塊、超聲波模塊和車輛運動控制模塊。在定位導航系統的運行當中，車載電腦以其優良的性能，幫助車輛處理大規模數據的計算工作，而電控系統則在處理小規模實時性數據方面具有優勢。系統的四個模塊之間分別發揮不同功能，其中GPS/INS能夠對車輛進行定位，然后利用視覺傳感器對車輛行駛過程中前方的情況進行檢測，而超聲波檢測主要針對于兩側方向的情況，通過各項信息和數據的整理，為智能車運行過程提供良好的導航技術保障。

4 硬件設計

針對智能車定位導航系統的硬件設計，應當采用核心板+母板的雙板卡結構，并且在二者之間通過BTB進行連接。在硬件設計中，采用雙板卡方式的核心板和母板均為雙層PCB線路板，所以在結構方面具有質量輕、體積小和裝配密度高等優勢，不僅能夠有效減少成本支出，而且其良好的功能涵養也為系統整體質量帶來保障。

5 傳感器布置

智能車的傳感器布置當中，采用一部CCD攝像機和12個超聲波傳感器，其中CCD攝像機布置于智能車前端，而12個超聲波傳感器則分別在智能車的前后左右四個方向進行布置，從而更好的獲取智能車周圍的信息。以超聲波的特性為實際布置的基準，應當采用平均分步法，對智能車周圍的環境進行劃分，通過對傳感器的不斷調整，實現對周圍檢測的全面覆蓋，并且在探測到相應的障礙物時，傳感器應當能夠及時做出反應和對系統的反饋，才能夠實現躲閃和避讓功能。

針對智能車的超聲波雷達布置，應當根據相關規定進行規范化，4組傳感器分別平行布置于智能車的兩側，保障車輛定位導航系統的橫向定位精確程度符合相應的標準。在超聲波雷達布置當中，應當注意外界的干擾項，對其進行有針對性的避免，保障裝置的可靠性，比如在設計當中，應當充分考慮實際道路所存在的行人、噪音等情況，通過RANSAC算法進行濾除，進而避免由于傳感器受到干擾所產生的判斷失誤。

6 多傳感器數據融合

多傳感器數據的融合當中，主要在于GPS/INS數據和OSM數據的匹配，以及車道線檢測和道路邊沿檢測數據的匹配。GPS/INS數據和OSM數據是智能車道路規劃的決策的前提條件，在進行設計工作中，應當充分驗證二者之間的絕對對應程度，通過GPS/INS所反饋出的現實位置，在OSM當中進行對應檢索，一一對應無誤方可完成匹配。在車道線檢測和道路邊沿檢測數據的匹配中，應當通過建立模型的方式，對智能車行駛情況進行模擬，從中固定車輛位置，進而對車道線和邊沿的檢測進行測量計算，一旦發現其中存在誤差，則應當立刻停止測試，對原有設計方案進行完善改良，并再次進行測試，通過不斷的調整，完善二者之間的匹配關系。

7 結語

多傳感器融合的智能車導航定位系統設計是一項系統性工作，并且該系統對于智能車的運行過程具有重要的保障作用，所以在相關的設計當中，工作人員應當明確自身職能，對設計方案不斷進行完善，以及不斷改良融合方式，進而在保障智能車的運行質量的情況下，控制成本支出，提高智能車事業發展進展。

參考文獻

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