應(yīng)用于汽車自動(dòng)駕駛的五大傳感器技術(shù)詳解

隨著社會(huì)經(jīng)濟(jì)的發(fā)展，汽車已經(jīng)成為人們的日常生活中必需品，但每年不斷攀升的交通事故率、越來越糟糕的生活和交通環(huán)境也讓人們感到心痛。每每遇到這些問題，相信幾乎所有開車的人都會(huì)想到如果車子能夠自動(dòng)駕駛，那車子將成為養(yǎng)精蓄銳的好地方。同樣，一些技術(shù)也能用于機(jī)器人領(lǐng)域。

無疑安全穩(wěn)定和綠色環(huán)保的自動(dòng)駕駛汽車成為了首選，特別是近兩年自動(dòng)駕駛汽車成為了科技領(lǐng)域內(nèi)的熱點(diǎn)，在給汽車行業(yè)帶來巨大變革的同時(shí)，也為元器件設(shè)備廠商等帶來了新的機(jī)會(huì)。

眾所周知如今的自動(dòng)駕駛汽車是在一個(gè)未知的動(dòng)態(tài)環(huán)境中運(yùn)行的，所以它需要事先構(gòu)建出環(huán)境地圖并在地圖中進(jìn)行自我定位，而執(zhí)行同步定位和映射過程（SLAM，即時(shí)定位和地圖構(gòu)建）的輸入則需要依靠各種各樣的傳感器來提供必要的空間感知，以便在沒有駕駛員干預(yù)的情況下實(shí)現(xiàn)自動(dòng)駕駛。下面工采網(wǎng)小編和大家一起來看看自動(dòng)駕駛汽車的五大傳感器是哪些？

一般情況下，自動(dòng)駕駛汽車包含的傳感器主要有五種類型：

1、遠(yuǎn)程雷達(dá)：信號(hào)能夠透過雨、霧、灰塵等視線障礙物進(jìn)行目標(biāo)檢測(cè)。

2、照相機(jī)：一般以組合形式進(jìn)行短程目標(biāo)探測(cè)，多應(yīng)用于遠(yuǎn)距離特征感知和交通檢測(cè)。

3、激光雷達(dá)：多用于三維環(huán)境映射和目標(biāo)檢測(cè)。

4、短程/中程雷達(dá)：中短程目標(biāo)檢測(cè)，適用于側(cè)面和后方避險(xiǎn)。

5、超聲波：近距離目標(biāo)檢測(cè)。

以上這五大傳感器又可分為無源傳感器（如攝像頭）和有源傳感器（如激光雷達(dá)、雷達(dá)和超聲波收發(fā)器）。

那么，什么是無源傳感器？什么是有源傳感器？?jī)烧叩膮^(qū)別是什么？又會(huì)如何影響自動(dòng)駕駛汽車的感測(cè)效果？

什么是無源傳感器？

無源傳感器也稱為能量轉(zhuǎn)換型傳感器，它不需要外部電源。在自動(dòng)駕駛汽車上，無源傳感器為無源攝像頭傳感器。

什么是有源傳感器？

有源傳感器，也稱為能量轉(zhuǎn)換性傳感器或換能器，指將非電能量轉(zhuǎn)化為電能量，只轉(zhuǎn)化能量本身，并不轉(zhuǎn)化能量信號(hào)的傳感器。在自動(dòng)駕駛汽車?yán)铮走_(dá)、激光雷達(dá)和超聲波傳感器都是有源傳感器。

兩者的區(qū)別是什么？

兩者的區(qū)別在于是否需要外部供電。無源傳感器，不需要電源就能工作；有源傳感器，需要供電才能工作。

了解了無源傳感器，有源傳感器接下來我們具體了解一下五大傳感器如何影響自動(dòng)駕駛汽車的感測(cè)效果？

攝像頭傳感器 ：攝像頭通過收集反射到三維環(huán)境對(duì)象上的光來捕捉二維圖像。圖像質(zhì)量通常取決于環(huán)境條件，即不同的天氣條件，不同的光照環(huán)境，都會(huì)對(duì)圖像質(zhì)量產(chǎn)生不同的影響。計(jì)算機(jī)視覺和機(jī)器學(xué)習(xí)算法通常用于從捕獲的圖像／視頻中提取有用的信息。目前，由于單目像頭難以對(duì)物體距離進(jìn)行測(cè)量，通過多臺(tái)攝像頭利用三角測(cè)原理實(shí)觀距離測(cè)量的立體視覺方法得到廣泛應(yīng)用。多目立體攝像頭，可在一定程度上實(shí)現(xiàn)深度、距離的感知。

激光雷達(dá) ：LiDAR使用發(fā)射器發(fā)射激光束，并通過接收器對(duì)遇障礙物后返回的激光束進(jìn)行探測(cè)。激光雷達(dá)傳感器通過發(fā)射脈沖激光，計(jì)算散射光從發(fā)射到遇障礙物返回的時(shí)間間隔(TimeofFlight，下行時(shí)間)，可對(duì)三維空間內(nèi)的物體形狀及距離進(jìn)行有效感知，可在較長(zhǎng)距離內(nèi)(當(dāng)前車用最長(zhǎng)距離為120m)實(shí)現(xiàn)感知。

雷達(dá)：無論是毫米波雷達(dá)還是普通雷達(dá)，都主要通過無線電波進(jìn)行測(cè)距。無線電波以光速傳播，在電磁波譜中頻率最低(波長(zhǎng)最長(zhǎng))，基于無線電波的反射特性，雷達(dá)傳感器可以探測(cè)到前方物體之外的東西。不過，雷達(dá)信號(hào)容易被具有相當(dāng)導(dǎo)電性的材料（如金屬物體）反射，并且其他無線電波的干擾也會(huì)影響雷達(dá)的性能，造成雷達(dá)傳感器無法對(duì)物體進(jìn)行探測(cè)。在確定被探測(cè)目標(biāo)的形狀方面，雷達(dá)的能力不如激光雷達(dá)。

超聲波傳感器：超聲波傳感器也稱為聲納；聲音導(dǎo)航測(cè)距。在有源傳感器中，聲波的頻率最低（波長(zhǎng)最長(zhǎng)），因此聲波更容易被干擾，這也意味著超聲波傳感器很容易受到不利環(huán)境條件的影響，如下雨和灰塵。另外，其他聲波產(chǎn)生的干擾也會(huì)影響傳感器的性能，需要通過使用多個(gè)傳感器和依賴額外的傳感器類型來緩解干擾。

值得注意的是激光雷達(dá)和超聲波這類有源傳感器，具有信號(hào)傳輸源，依靠TOF原理感知環(huán)境，ToF能夠通過等待信號(hào)的反射返回來測(cè)量信號(hào)從源到目標(biāo)的傳播時(shí)間，信號(hào)的頻率決定了系統(tǒng)所使用的能量及其準(zhǔn)確性。因此，確定正確的波長(zhǎng)在選擇系統(tǒng)時(shí)起著關(guān)鍵的作用。工采網(wǎng)提供的固態(tài)面陣激光雷達(dá)測(cè)距傳感器 - CE30-A使用時(shí)間飛行法（TOF, Time of Flight）進(jìn)行測(cè)距，它會(huì)發(fā)射出經(jīng)過調(diào)制的近紅外光，光線遇物體后反射并再次被 CE30 接收。CE30 通過計(jì)算光線發(fā)射和接收的相位差與時(shí)間差，來換算被拍攝景物的距離。就可以應(yīng)用于未來的自動(dòng)駕駛汽車領(lǐng)域。

此外UPA超聲波傳感器 - T/R55.5-15.5E279Z-L19-01密閉式傳感器，又稱倒車?yán)走_(dá)“探頭”，是倒車?yán)走_(dá)的核心部件，利用超聲波測(cè)量車輛周圍障礙物間的距離。

審核編輯 黃昊宇