车辆环境感知通信及驾驶行为实验

车辆环境感知通信及驾驶行为实验

课程名称：____车联网技术基础________

学生姓名：__________于骁____________

学生学号：______11__________

学生班级：______03111604 __________

指导教师：__________高利____________

机械与车辆学院

一、实验信息

二、实验目的

三、实验设备系统

控制键

盘矩阵

解码器解码器解码器解码器光端光端

机

画面分割器

TV

摄像

头

摄像

头

摄像

头

摄像

头

装有车载取证

设备的指挥车

有限公司自行研制开发的一款性能价格比非常高的GPS接收机。在封

识别、自动导航车辆（AGV）障碍检测、无人飞行器避障和自主导航。测距时，激光雷达首先靠旋转的反射镜向目标物体发射激光，然后通过测量发射光和从物体表面反射光之间的时间差来确定与目标物体间的实际距离，这种方法也被称为脉冲检测法，在确定了距离之后就可以根据距离和激光发射的角度来推导出物体的实际位置。

激光雷达一般有三个组成部分：第一部分是激光发射器，用来发射激光射线；第二部分是扫描与光学部件，用来收集反射点距离和水平角度；第三部分是感光部件，主要用来检测反射光的强度。因此激光雷达主要是通过收集一系列反射点的坐标和光强信息来对扫描面的景物信息做出判断。

UTM-30LX为HOKUYO公司的2D激光扫描测距产品，如图3所示。

图3 UTM-30LX型单线激光雷达

R-Fans-16 激光雷达传感器是北科天绘公司的16线激光雷达，

通过16 线 360°扫描实现三维探测成像，如图4所示。

图4 R-Fans-16型16线激光雷达

（3）毫米波雷达系统

毫米波雷达是一种成本较低、体积小、便于安装使用的传感器，相比于其他雷达传感器，其工作在30~300GHz 频域的波段中，波长适中，穿透能力较强，在夜间与雨天均可以较为准确获取障碍物相对于毫米波雷达的距离和速度，能较好的满足在车载条件下前方车辆识别的要求。德尔福ESR毫米波雷达见图5。

涉及很多的矩阵运算，因此很多深度学习都要求有GPU参与运算，因为GPU就是专门为矩阵运算而设计的；在机器学习方法中，几乎所有的特征都需要通过行业专家在确定，然后手工就特征进行编码，然而深度学习算法试图自己从数据中学习特征；在解决问题时，传统机器学习算法通常先把问题分成几块，一个个地解决好之后，再重新组合起来。但是深度学习则是一次性、端到端的解决。本实验所用训练计算机如图6所示，

图6 海康威视DS-2CD3T25D-I3相机

相比于传统的机器学习方法，深度学习适合处理大数据，因此深度学习十分地依赖于高端的硬件设施，因为计算量很大。深度学习中涉及很多的矩阵运算，因此很多深度学习都要求有GPU参与运算，因为GPU就是专门为矩阵运算而设计的；在机器学习方法中，几乎所有的特征都需要通过行业专家在确定，然后手工就特征进行编码，然而深度学习算法试图自己从数据中学习特征；在解决问题时，传统机器

学习算法通常先把问题分成几块，一个个地解决好之后，再重新组合起来。但是深度学习则是一次性、端到端的解决。本实验所用训练计算机如图7所示，

图7 深度学习训练计算机

上图为车辆环境感知实验的仪器连接框图

3.驾驶行为实验

车载信息及车辆运行环境系统（包括全顺JX6545-H客车1辆，投影及屏幕1套，支撑及转角盘1套，Vega视景软件系统1套，驾驶参数传感器1套），如图8所示；监控系统1套（包括CCD摄像机3个，图像传输设备1套）；加拿大Thought Technology Ltd. 公司研究开发的BioGraph Infinit的BioPro5型多导生理反馈测量系统1套（包括Procomp Infiniti生物反馈仪测量仪，脑电、肌电等传感器，驾驶人的面部表情采集系统，Genovel型高级电脑1台，脑电测量电极1个，肌电测量电极1组，多参数生理测量专用打印机1台）；其他设备系统。

820(EPSON)

驾驶员血压、心电、脉搏

率等生理心理指标量及车

XW8000工作站

辆制动、方向角等驾驶操

纵信号采集传感器系统

实验平台硬件系统硬件部分包括全顺JX6545-H

图9模拟驾驶三维实景仿真系统车辆及驾驶舱车辆及驾驶舱是以车载信息与驾驶环境实验室的江铃全顺牌轻型客车（JX6545-H）为主体建设。

（2）驾驶员驾驶参数传感器

驾驶员驾驶参数传感器主要有：车速传感器、转向盘转角传感器、车辆加速传感器、方向灯检测传感器、制动踏板传感器及加速踏板传感器等。

车速传感器主要有磁电式、光电式、霍尔式三种类型，信号形式为磁电式交流信号、霍尔数字信号或光电式数字信号，接口形式有模拟量和数字量。

转向盘转角传感器主要有绝对值转角和相对值转角传感器两种。前者采用电阻分压原理，信号为两路电压信号；后者有光电感应式转换成方波信号，电磁感应式转换成方波信号以及电阻感应式转换成方波信号或连续的模拟输出三种信号形式。

车辆加速传感器主要有三轴和双轴两种加速传感器，接口形式为

图10 车轮转动托盘示意图其他实验设备包括摄像机、秒表等。用摄像机摄制行车实验全过程，以便为数据分析时提供现场的交通状况及实验车在某一时刻处在道路上某一点的信息。

三、实验原理

而变化，并通过光纤经过光的全反射原理传送;在接收端，检测器收到光信号后把它变换成电信号，经解调后恢复原信息。

光通信正是利用了全反射原理，当光的注入角满足一定的条件时，光便能在光纤内形成全反射，从而达到长距离传输的目的。光纤的导光特性基于光射线在纤芯和包层界面上的全反射，使光线限制在纤芯中传输。光纤中有两种光线，即子午光线和斜射光线，子午光线是位于子午面上的光光线，而斜射光线是不经过光纤轴线传输的光线。

下面以光线在阶跃光纤中传输为例解释光通信的原理。

如图所示为阶跃型光纤，纤芯折射率为n1，包层的折射率为n2，且n1》n2，空气折射率为n0。在光纤内传输的子午光线，简称内光线，遇到纤芯与包层的分界面的入射角大于θc时，才能保证光线在纤芯内产生多次反射，使光线沿光纤传输。然而，内光线的入射角大小又取决于从空气中入射的光线进入纤芯中所产生折射角θ2，