智能汽车环境感知传感器研究进展_吕翱.pdf
《智能汽车环境感知传感器研究进展_吕翱.pdf》由会员分享,可在线阅读,更多相关《智能汽车环境感知传感器研究进展_吕翱.pdf(4页珍藏版)》请在咨信网上搜索。
1、AUTO TIME 153 AUTO PARTS|汽车零部件智能汽车环境感知传感器研究进展吕翱福建船政交通职业学院 福建省福州市 350007摘 要:智能汽车是近年来汽车行业先进技术的发展方向,而传感器的应用是智能汽车环境探测中的关键技术。本文介绍了智能汽车环境感知 ADAS 系统中常用的传感器,着重阐述了视觉传感器、毫米波雷达和激光雷达的工作原理、技术参数、技术类型和应用场景等;同时总结对比了不同类型传感器的技术特点,提出了环境感知系统的发展趋势,为今后的自动驾驶相关研究提供参考。关键词:智能汽车环境感知传感器1引言智 能 汽 车(Intelligent Vehicles,IV)通过车载传感
2、系统具备主动环境感知能力,利用车载信息终端实现与人、车、路等信息的交换,是智能交通系统的重要组成部分1。自主式智能汽车的初级阶段是具有先进驾驶辅助系统(Advanced Driver Assistance Systems,ADAS)的汽车,具备自主决策能力自动分析车辆行驶的安全及危险状态,能够执行车辆制动、驱动、转向干预,并利用声音、影像、灯光、触觉报警等方式提醒驾驶员2。自主式智能汽车 ADAS 系统是车辆从被动安全技术向主动安全技术的重要变革,其核心是环境感知系统,主要由感知层、决策层和执行层组成,本文重点介绍 ADAS 系统感知层中摄像头、毫米波雷达、激光雷达等各类传感器的技术特征及发展
3、趋势。2智能汽车环境感知传感器2.1视觉传感器视觉传感器是利用摄像头获取到的图像进行图像处理,捕捉对象物如面积、重心、尺寸、方位等关键特征量,并能够输出数据便于决策单元做分析的传感器,是实现众多预警、识别类 ADAS 功能的基础,同时也是自动驾驶必备的传感器之一3。按照车载视觉传感器原理和布置方式的不同,主要分为:单目摄像头、多目摄像头、环视摄像头、红外夜视摄像头等,其技术特点对比表如表 1 所示。视觉传感器特点主要有:1、视觉图像信息丰富,可识别交通标示、地面标志物、车道线、交通信号灯等;2、视觉摄像头可实现道路特征与高精度地图匹配后的辅助定位,环境适应能力强;3、与机器学习、深度学习等人工
4、智能相融合,可获取更高检测效果。4、受天气影响大,算法及算力要求较高。2.2毫米波雷达车载毫米波雷达主要由发射模块、接收模块、信号处理模块及天线等组成,其工作原理如图 1 所示5。雷达天线向外发射毫米波信号,通过接收目标的反射信号,经信号处理模块获取车辆周边的环境信息,主要包括与探测物体间的相对距离、速度、角度及运动方向等;依据此信息进行目标跟踪和识别,Research Progress of Intelligent Vehicle Environmental Perception SensorsLv AoAbstract:Intelligent vehicles are the develo
5、pment direction of advanced technology in the automotive industry in recent years,and the application of sensors is the key technology in intelligent vehicle environmental detection.This paper introduces the commonly used sensors in ADAS systems for intelligent vehicle environment perception,focusin
6、g on the working principle,technical parameters,technical types and application scenarios of vision sensors,millimeter-wave radar and lidar.At the same time,the technical characteristics of diferent types of sensors are summarized and compared,and the development trend of environmental perception sy
7、stem is proposed,which provides reference for future research on autonomous driving.Key words:smart car,environmental perception,sensors图 1车载毫米波雷达工作原理环境感知分析决策控制执行发射机发射机信号处理模块控制算法声音、图像、振动报警制动、驱动、转向干预车辆ECU天线收发模块接收机天线154 AUTO TIMEAUTO PARTS|汽车零部件结合车身信息状态,经车辆 ECU 处理及决策后,以声音、图像和振动等形式提醒驾驶员,或及时做出制动、驱动和转向干预
8、。毫米波雷达按照工作原理可分为脉冲式毫米波雷达与调频式连续毫米波雷达,脉冲式毫米波雷达通过发射、接受电磁脉冲信号间的时间差计算目标位置信息,但由于需要在微秒级别内发射大功率脉冲信号,且需要对收、发设备进行隔离技术处理,导致这类型毫米波雷达在硬件设计上较为复杂,产品成本高;同时在高速情况下回波信号易到周围环境影响,接收系统灵敏度有限,故在智能车用领域较少采用。调频式连续毫米波雷达是目前车载毫米波的主流方案,主要利用多普勒效应(Dopler Effect)测量目标状态信息,通过分析一个或多个发射信号频率与反射信号频率的变化,计算出目标与雷达的相对位置信息,可实现对多目标识别,技术相对成熟。毫米波雷
9、达按照探测距离可分为短程毫米波雷达(SRR)、中程毫米波雷达(MRR)和远程毫米波雷达(LRR)三类,具体参数对比如表 2 所示。目前 MRR/LRR 相比LRR 具有体积小、单芯片集成度高、性能好以及研发、物料成本低的优点,MRR/LRR对简单,性价比高;5、抗干扰能力强,受地面杂波及噪声影响小;6、覆盖区域呈扇形,存在盲区;无法识别交通标志及信号灯。2.3激光雷达激光雷达(Light Detection and Ranging,LiDAR)是一种以利用激光器为发射光源,利用光电探测方式的光学遥感传感器,通过向目标物体发射探测激光信号,比较接收、发射信号差异,输出点云,呈现目标物精确的三维结
10、构信息,从而获取距离、方位和高度等位置信息及速度、姿态等运动状态的传感器,从而对目标物体进行探测、跟踪和识别,能帮助汽车实现周围环境的精准 3D 重建,被称为最有效的智能汽车环境感知方案之一6。不同类型的激光雷达结构略有差异,但都主要由激光发射系统、激光接收系统、信息处理系统和扫描系统四大部分组成。激光发射系统中的驱动电路周期性的驱动激光器发射激光脉冲,通过激光调制器的光束控制器调整发射激光的方向及线数,再由发射光学系统发射激光;经接收光学系统,光电探测器接收目标物体反射的激光信号,并将信息传递至信息处理系统;信息处理系统经过放大处理及数模转换,由控制单元计算分析获取目标表面形态、物理属性等特
11、征,建立物体模型;扫描系统则是能够改变激光束的空间投射方向,能够以稳定的转速旋转对所在平面进行扫描,并产生实时平面图信息,摄像头种类测距原理优点难点单目摄像肉通过图像匹配进行目标识别,再通过图像目标大小估计目标距离(先识别后测距)1、成本较低2、对计算资源要求不高3、系统结构简单4、算法成熟度高1、距离并非真正意义上的测量,物体越远,精度越低2、需要不断更新和维护样本数据库,保证系统较高识别精度3、无法对非标准障碍物进行判断多目摄像头通过多幅图像视差,加入深度信息,通过两幅图像视差进行距离测量(先测距后识别)1、无识别率的限制2、感知范围、测量精度高于单目3、无需维护样本数据库1、标定工作量大
12、,算法要求高2、双目系统产品化、小型化难度较大3、双目配准效果会影响测距准确性;4、成本较单目系统高环视摄像头使用多个鱼眼摄像头图像进行数字图像拼接,对同一时刻采集到视频影像处理成为3600车身俯视图1、视野大2、上陡峭或恶劣环境地面,能够清晰显示地面全息实景图像3、可配合其他传感器用于高精度地图数据采集1、会产生失真变形现象2、对摄像头分辨率要求高3、算法要求较高红外夜视摄像头采用红外线照射目标,依靠照射系统识别红外反射波,探测器接收目标反射的红外光线并输出1、探测距离较远2、图像质量稳定3、可识别道路标志物1、受天气影响大2、成本较高参数短程毫米波雷达 SRR中程毫米波雷达 MRR远程毫米
13、波雷达 LRR工作频段/GHz24.05-24.2576-7777-81带宽/GHz0.214探测距离/m0.15-1001-20010-250测距精度/m0.020.10.1水平角/(0)804515仰俯角/(0)1055方位精度/(0)10.50.1测速精度/(m/s)0.10.10.1ADAS主要功能DOW、AEB、FCW、LCA、BSD等ACC、BSD、AEB、LCA、PSD等ACC、AEB、FCW等国内频段已批准已批准未开放民用将成为行业未来发展主要方向。毫米波雷达特点主要有:1、视野覆盖范围广,探测距离远,最大探测距离可达 250m;2、探测性能好,成像能力强,不受物体颜色与环境温
14、度影响,可在极端环境下全天候正常工作;3、灵敏度高、响应速度快、方向性好、低空跟踪精度较高;4、体积小、质量轻、技术成熟、工艺相表 1各类视觉传感器技术特点对比表 2不同探测距离毫米波雷达技术特点对比AUTO TIME 155 AUTO PARTS|汽车零部件实现激光雷达的 3D 建模及雷达定位,具体组成原理如图 2 所示。图 2激光雷达工作原理激光调制器信息处理系统激光接收系统激光发射系统驱动电路激光器光束控制器光电探测器接收光学系统发射光学系统目标物体放大器控制单元按照扫描系统原理差异,激光雷达主要分为机械激光雷达、混合固态激光雷达、固态激光雷达三种类型。机械式激光雷达是带有控制激光发射角
- 配套讲稿:
如PPT文件的首页显示word图标,表示该PPT已包含配套word讲稿。双击word图标可打开word文档。
- 特殊限制:
部分文档作品中含有的国旗、国徽等图片,仅作为作品整体效果示例展示,禁止商用。设计者仅对作品中独创性部分享有著作权。
- 关 键 词:
- 智能 汽车 环境 感知 传感器 研究进展 吕翱
1、咨信平台为文档C2C交易模式,即用户上传的文档直接被用户下载,收益归上传人(含作者)所有;本站仅是提供信息存储空间和展示预览,仅对用户上传内容的表现方式做保护处理,对上载内容不做任何修改或编辑。所展示的作品文档包括内容和图片全部来源于网络用户和作者上传投稿,我们不确定上传用户享有完全著作权,根据《信息网络传播权保护条例》,如果侵犯了您的版权、权益或隐私,请联系我们,核实后会尽快下架及时删除,并可随时和客服了解处理情况,尊重保护知识产权我们共同努力。
2、文档的总页数、文档格式和文档大小以系统显示为准(内容中显示的页数不一定正确),网站客服只以系统显示的页数、文件格式、文档大小作为仲裁依据,平台无法对文档的真实性、完整性、权威性、准确性、专业性及其观点立场做任何保证或承诺,下载前须认真查看,确认无误后再购买,务必慎重购买;若有违法违纪将进行移交司法处理,若涉侵权平台将进行基本处罚并下架。
3、本站所有内容均由用户上传,付费前请自行鉴别,如您付费,意味着您已接受本站规则且自行承担风险,本站不进行额外附加服务,虚拟产品一经售出概不退款(未进行购买下载可退充值款),文档一经付费(服务费)、不意味着购买了该文档的版权,仅供个人/单位学习、研究之用,不得用于商业用途,未经授权,严禁复制、发行、汇编、翻译或者网络传播等,侵权必究。
4、如你看到网页展示的文档有www.zixin.com.cn水印,是因预览和防盗链等技术需要对页面进行转换压缩成图而已,我们并不对上传的文档进行任何编辑或修改,文档下载后都不会有水印标识(原文档上传前个别存留的除外),下载后原文更清晰;试题试卷类文档,如果标题没有明确说明有答案则都视为没有答案,请知晓;PPT和DOC文档可被视为“模板”,允许上传人保留章节、目录结构的情况下删减部份的内容;PDF文档不管是原文档转换或图片扫描而得,本站不作要求视为允许,下载前自行私信或留言给上传者【自信****多点】。
5、本文档所展示的图片、画像、字体、音乐的版权可能需版权方额外授权,请谨慎使用;网站提供的党政主题相关内容(国旗、国徽、党徽--等)目的在于配合国家政策宣传,仅限个人学习分享使用,禁止用于任何广告和商用目的。
6、文档遇到问题,请及时私信或留言给本站上传会员【自信****多点】,需本站解决可联系【 微信客服】、【 QQ客服】,若有其他问题请点击或扫码反馈【 服务填表】;文档侵犯商业秘密、侵犯著作权、侵犯人身权等,请点击“【 版权申诉】”(推荐),意见反馈和侵权处理邮箱:1219186828@qq.com;也可以拔打客服电话:4008-655-100;投诉/维权电话:4009-655-100。