自動駕駛入門技術(1) 環境感知

2021-10-07 22:49:51 字數 2243 閱讀 3674

圖1. 自動駕駛系統基本構成

自動駕駛系統通常有感知層、決策層和執行層三部分構成。

2.1 視覺感測器在adas系統中的應用

目前攝像頭在adas系統中主要用於車道線檢測、交通標示識別、行人/車輛識別等任務;

圖2. 攝像頭在adas系統中的應用

2.2 視覺感測器在自動駕駛系統中的主要作用

a、障礙物探測 - 測速和測距

b、車道線的檢測:1)識別出車道線(對於彎曲的車道線,能夠計算出曲率);2)確定車輛自身相對於車道線的偏移

c、道路資訊讀取:交通訊號燈識別,交通標誌識別

d、地圖構建與輔助定位

e、其他交通參與者探測與識別 - 車輛探測、行人探測、動物探測

2.3 目前智慧型駕駛車輛上視覺感測器的型別及優劣勢分析

3.1 公釐波雷達感測器在汽車中的應用

圖3. 公釐波雷達的應用

3.2 公釐波雷達工作特性分析

公釐波雷達的工作頻段為30-300ghz,波長範圍為1~10mm,介於釐公尺波和光波之間,因此公釐波兼具有微波制導和光電制導的優點。目前車載微波雷達主流可用頻段為24ghz和77ghz。
公釐波雷達的優劣勢分析

優勢:1)環境適應性強,具有全天候、全天時工作特性 - 不受天氣狀況限制,即使是雨雪天都能正常工作;穿透能力強,雨、霧、灰塵等對公釐波雷達干擾較小;探測新能穩定,不受物件表面形狀和顏色的影響;

2)目標探測能力具有獨特優勢:a、縱向目標探測距離與速度探測能力強;b、可實現遠距離感知與探測;c、對於靜態和動態目標均能作出高精度測量;

劣勢:1)可視範圍角度偏小,一般需要多個雷達組合使用;

2)解析度不是很高,探測距離近的物體時無法準確分辨位置;例:無法分辨相鄰車道上的汽車;

3)易受電磁波的干擾,不能用含金屬的物體遮擋,也無法檢測上過漆的木頭或是塑料;

4)行人的反射波弱,難以識別;

5)在大橋和隧道裡檢測效果較差

6)目前尚無法進行影象、顏色資訊識別,且無法感知平面內資訊;

7)對橫向目標敏感度低;(攝像頭的橫向目標探測能力優於公釐波雷達)

8)高度資訊缺失,只提供角度和距離資訊,不能像雷射雷達那樣提供高度資訊;

4.1 雷射雷達的工作特性分析

雷射雷達工作在紅外和可見光頻段,根據探測原理,雷射雷達分為單線(二維)雷射雷達和多線(三維)雷射雷達;目前車載雷射雷達均為三維雷射雷達,波長多為905nm,且以4線、8線、16線、32線與64線最為常見;

圖4. 不同型別電磁波的波段和頻率

4.2 雷射雷達在自動駕駛系統中的主要作用:

a、障礙物探測 - 測速和測距

b、車道線的檢測:1)識別出車道線(對於彎曲的車道線,能夠計算出曲率);2)確定車輛自身相對於車道線的偏移

c、地圖構建與輔助定位

d、其他交通參與者探測與識別 - 車輛探測、行人探測、動物探測

注:相較於視覺感測器的:無道路資訊讀取功能,即無法識別交通訊號燈和交通標誌等資訊;

4.3 雷射雷達相較於其他感知感測器的優劣勢分析

雷射雷達的優勢:

1)在測距及解析度上都有較高水,水平解析度能夠達到0.1°,以內垂直解析度達2°以內。

2)方向性好,抗干擾能力強,隱蔽性好,不受無線電波干擾;

3)3d建模進行環境感知 - 通過雷射掃瞄可以得到汽車周圍的3d模型,運用相關演算法能夠較為容易的識別出周圍的車輛和行人。

4)slam加強定位,通過雷射雷達實時掃瞄得到的全域性地圖經過與高精度地圖中特徵物比對,實現車輛導航及加強車輛定位精度;

雷射雷達的劣勢:

1)技術門檻和成本較高;

2)受天氣條件影響較大, 在雲、霧、雪等惡劣環境中衰減嚴重,無法提供精確的環境影象;

自動駕駛系統入門(一) 環境感知

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