智能网联汽车环境感知系统

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2.2.3 毫米波雷达——测量原理
➢ 调频式连续毫米波雷达是利用多普勒效应测量得出 目标的距离和速度
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2.2.3 毫米波雷达——工作过程
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2.2.3 毫米波雷达——布置
➢ 正向布置，与路面夹角的最大偏差不超过5° ➢ 侧向布置，前45°夹角，后30°夹角 ➢ 布置高度， 500（满载）～800 mm（空载）
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2.2.3 毫米波雷达——应用
后向碰撞预警系统
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2.2.3 毫米波雷达
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2.2.4 激光雷达——定义
➢ 激光雷达是工作在光波频段的雷达，它利用光波频段的电磁 波先向目标发射探测信号，然后将其接收到的同波信号与发 射信号相比较，从而获得目标的位置（距离、方位和高度） 、运动状态（速度、姿态）等信息，实现对目标的探测、跟 踪和识别
相位测距法
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2.2.4 激光雷达——类型
机械激光雷达：带有控制激光发射角度的旋转部件，体积 较大，价格昂贵，测量精度相对较高，一般置于汽车顶部
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2.2.4 激光雷达——类型
固态激光雷达：依靠电子部件来控制激光发射角度，无须 机械旋转部件，故尺寸较小，可安装于车体内
2.2.1 环境感知传感器的类型与配置
➢ 3.环境感知传感器的布局
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2.2.1 环境感知传感器的类型与配置
➢ 4.环境感知传感器的融合
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2.2.1 环境感知传感器的类型与配置
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2.2.1 环境感知传感器的类型与配置
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2.2.1 环境感知传感器的类型与配置
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2.2.4 激光雷达——主要指标
➢ （5）数据采样率：是指每秒输出的数据点数，等于帧率乘以 单幅图像的点云数目
➢ （6）角度分辨率：是指扫描的角度分辨率，等于视场角除以 该方向所采集的点云数目
➢ （7）视场角：又分为垂直视场角和水平视场角，是激光雷达 的成像范围
➢ （8）波长：波长会影响雷达的环境适应性和对人眼的安全性
前向碰撞预警系统
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2.2.3 毫米波雷达——应用
自动制动辅助系统
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2.2.3 毫米波雷达——应用
盲区监测系统
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2.2.3 毫米波雷达——应用
自动泊车辅助系统
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2.2.3 毫米波雷达——应用
变道辅助系统：盲区监测、变道预警、后向碰撞预 警
）和远程（>200m）毫米波雷达 按频段分类：24GHz、60GHz、77GHz和79GHz毫米
波雷达
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2.2.3 毫米波雷达——类型
➢ 77GHz毫米波雷达与24GHz毫米波雷达相比具有以下 不同
（1）77GHz毫米波雷达探测距离更远 （2）77GHz毫米波雷达的体积更小 （3）77GHz毫米波雷达所需要的工艺更高 （4）77GHz毫米波雷达的检测精度更好 （5）77GHz毫米波雷达的射频芯片不容易获取
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2.1.1 环境感知的定义
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2.1.1 环境感知的定义
➢环境感知的对象主要有道路、车辆、行人、各种障 碍物、交通标志、交通信号灯等
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2.1.2 环境感知的组成
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2.1.2 环境感知的组成
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2. 2 环境感知传感器
➢2.2.1 环境感知传感器的类型与配置 ➢1.环境感知传感器的类型
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2.2.4 激光雷达——应用
➢ （1）行人保护：能检测0.3～30m视场范围内所有的行人 ➢ （2）自适应巡航控制系统的启和停：可在0～200km/h的速度
范围内实现自动行驶 ➢ （3）车道偏离预警：可以检测车辆行驶前方的车道线标识和
潜在的障碍，同时也可以计算车辆在道路中的位置 ➢ （4）自动紧急制动：实时检测车辆行驶前方的所有静止的和
第2章 智能网联汽车环境感知系统
➢2.1 环境感知的定义与组成 ➢2.2 环境感知传感器 ➢2.3 道路识别 ➢2.4 车辆识别 ➢2.5 行人识别 ➢2.6 交通标志识别 ➢2.7 交通信号灯识别
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2.1 环境感知系统的定义与组成——定义
➢ 环境感知就是利用车载超声波传感器、毫米波雷达 、激光雷达、视觉传感器，以及V2X通信技术等获 取道路、车辆位置和障碍物的信息，并将这些信息 传输给车载控制中心，为智能网联汽车提供决策依 据，是ADAS实现的第一步
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2.2.4 激光雷达——主要指标
➢ （1）距离分辨率：是指两个目标物体可区分的最小距离 ➢ （2）最大探测距离：通常需要标注基于某一个反射率下的
测得值，例如白色反射体大概70%反射率，黑色物体7%～ 20%反射率 ➢ （3）测距精度：是指对同一目标进行重复测量得到的距离 值之间的误差范围 ➢ （4）测量帧频：测量帧频与摄像头的帧频概念相同，刷新 率越高，响应速度越快
2.5D：垂直视野范围一般不超过10° 3D：可达到30°甚至40°以上
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2.2.4 激光雷达——类型
奥迪A8为了实现L3级别的自动驾驶，在汽车的进 气格栅下布置了4线束激光雷达
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2.2.4 激光雷达——类型
美国威力登（Velodyne）公司开发的128线束激光雷达的探 测距离约是HDL-64E的3倍，达到300m，分辨率则是10倍 ，尺寸缩小了70%。该产品是为L5级别自动驾驶而开发的
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2.2.3 毫米波雷达——特点
探测距离远，250m以上 探测性能好 响应速度快 适应能力强 抗干扰能力强 覆盖区域呈扇形，有盲点区域 无法识别交通标志 无法识别交通信号
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2.2.3 毫米波雷达——类型
按工作原理分类：脉冲式、调频式连续毫米波雷达 按探测距离分类：短程（<60m）、中程（100m左右
➢ 图像级融合——是以视觉传感器为主体，将毫米波雷达输 出的整体信息进行图像特征转化，然后与视觉系统的图像 输出进行融合
➢ 目标级融合——是对视觉传感器和毫米波雷达输出进行综 合可信度加权，配合精度标定信息进行自适应的搜索匹配 后融合输出
➢ 信号级融合——是对视觉传感器和毫米波雷达传出的数据 源进行融合。信号级别的融合数据损失最小，可靠性最高 ，但需要大量的运算
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2.2.4 激光雷达——组成
激光雷达系统由收发天线、收发前端、信号处理模 块、汽车控制装置和报警模块组成
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2.2.4 激光雷达——测距原理
脉冲测距法
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2.2.4 激光雷达——测距原理
干涉测距法
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2.2.4 激光雷达——测距原理
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2.2.4 激光雷达——主要指标
➢ 6.激光雷达的主要指标
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2.2.4 激光雷达——应用
➢ IBEO LUX（4线束）激光雷达是德国IBEO公司借助 高分辨率激光测量技术，推出的第一款多功能的汽车 智能传感器。它拥有110°的宽视角，0.3～200m的 探测距离，绝对安全的1等级激光
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2.2.2 超声波传感器——应用
最常见的是自动泊车辅助系统
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2.2.2 超声波传感器——应用
前视摄像头、前置毫米波雷达和12个超声波传感器
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2.2.3 毫米波雷达——定义
➢ 工作在毫米波频段的雷达。毫米波是指长度为1～ 10mm 的 电 磁 波 ， 对 应 的 频 率 为 30 ～ 300GHz ； 主 要用于自适应巡航控制系统、自动制动辅助系统、 盲区监测系统、行人检测等
32线混合固态Ultra Puck Auto；16线机械式VLP-16
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2.2.4 激光雷达——类型
单线束激光雷达 2D数据 只能测量距离
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2.2.4 激光雷达——类型
多线束激光雷达：4线束、8线束、16线束、32线束、64线 束、128等，其细分可分为2.5D激光雷达及3D激光雷达
移动的物体，并且判断它们的外形，当要发生危险时，自动 紧急制动
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2.2.4 激光雷达——应用
➢ （5）预碰撞处理：通过分析所有的环境扫描数据，不管即将 发生什么样的碰撞，会在碰撞发生前100ms发出警告
➢ （6）交通拥堵辅助：消除频繁启停，实现低速下的自动跟车 和车道保持
➢ （7）低速防碰撞功能：在30km/h下，LUX（4线束）激光雷 达检测并分析前方的路况，车辆会在发生碰撞前自动停驶
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2.2.1 环境感知传感器的类型与配置
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2.2.1 环境感知传感器的类型与配置
➢ 通用公司用于研究L4级自动驾驶技术的Bolts 5个16线束激光雷达 21个毫米波雷达 16个摄像头
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2.2.1 环境感知传感器的类型与配置
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2.2.4 激光雷达——应用
（1）高精度电子地图和定位
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2.2.4 激光雷达——应用
（2）障碍物检测与识别
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2.2.4 激光雷达——应用
（3）可行空间检测
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2.2.4 激光雷达——应用
（4）障碍物轨迹预测
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