智能网联汽车环境感知系统

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
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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2.1.1 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——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
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
2.2.2 超声波传感器——特点
探测距离短，有盲区 对色彩、光照度不敏感 对光线和电磁场不敏感 简单，体积小，成本低
2020/6/Leabharlann 92.2.2 超声波传感器——测距原理
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2.2.2 超声波传感器——类型
驻车辅助传感器（UPA，PDC）—15~250cm 泊车辅助传感器（APA，PLA）—30~500cm
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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
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2.2.4 激光雷达——定义
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2.2.4 激光雷达——特点
探测范围广：可达300m以上。 分辨率高：距离分辨率可达0.1m；速度分辨率能达到10m/s
以内；角度分辨率不低于0.1mard 信息量丰富：探测目标的距离、角度、反射强度、速度等信
息，生成目标多维度图像 可全天候工作：不依赖于外界条件或目标本身的辐射特性 与毫米波雷达相比，产品体积大，成本高。 不能识别交通标志和交通信号灯
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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）和远程（>200m）毫米波雷
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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2.2.2 超声波传感器——定义
声音以波的形式传播称为声波 频率大于20 000Hz的声波称为超声波 频率小于20Hz的声波称为次声波 频率为20～20 000Hz的声波就是人能够听见的声波
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2.2.1 环境感知传感器的类型与配置
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
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
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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2.2.3 毫米波雷达——主要指标
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2.2.3 毫米波雷达——主要指标
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2.2.3 毫米波雷达——主要指标
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2.2.3 毫米波雷达——应用
自适应巡航控制系统（找网上相关视频播放）
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2.2.3 毫米波雷达——应用
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
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
2.2.5 视觉传感器——定义
视觉传感器主要由光源、镜头、图像传感器、模/数转换器、 图像处理器、图像存储器等组成，其主要功能是获取足够 的机器视觉系统要处理的原始图像
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2.2.5 视觉传感器——定义
把光源、摄像机、图像处理器、标准的控制与通信接口等集成一体的视觉传感 器，常称为一个智能图像采集与处理单元
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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
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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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2.2.2 超声波传感器——主要参数
测量范围：15~500cm 测量精度：测量值与真实值的偏差 波束角：能量强度减小一半处的角度 工作频率：40kHz左右 抗干扰性能：噪声干扰反射回来的超声波，
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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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2.2.4 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
激光雷达公司Quanergy在2016年发布的号称全球首款的固 态 激 光 雷 达 S3 ， 可 以 达 到 厘 米 级 精 度 ， 30Hz 扫 描 频 率 ， 0.1°的角分辨率
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2.2.4 激光雷达——类型
混合固态激光雷达：没有大体积旋转结构，采用固定激光 光源，通过内部玻璃片旋转的方式改变激光光束方向，实 现多角度检测的需要，并且采用嵌入式安装
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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