三大傳感器讓汽車(chē)擁有超人視覺(jué)!

攝像頭，雷達(dá)和激光雷達(dá)傳感器讓自動(dòng)駕駛汽車(chē)擁有超人般的視覺(jué)。

為了比人類(lèi)駕駛得更好，自動(dòng)駕駛汽車(chē)必須首先擁有比人類(lèi)更好的視覺(jué)。

讓自動(dòng)駕駛汽車(chē)擁有可靠的視覺(jué)功能一直以來(lái)都是技術(shù)發(fā)展中難以攻破的難題。如今，開(kāi)發(fā)人員可以通過(guò)將各種傳感器進(jìn)行組合創(chuàng)建一個(gè)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)。借助該系統(tǒng)，自動(dòng)駕駛汽車(chē)能夠比人類(lèi)駕駛員更好地“看見(jiàn)”車(chē)輛周?chē)h(huán)境。

該系統(tǒng)的關(guān)鍵是多樣性（即不同類(lèi)型的傳感器）和冗余，重疊的傳感器可以驗(yàn)證車(chē)輛所檢測(cè)到的物體是否準(zhǔn)確。

三大最主要的自動(dòng)駕駛汽車(chē)傳感器是攝像頭（camera），雷達(dá)（radar）和激光雷達(dá)（lidar）。三者協(xié)同工作可為車(chē)輛提供周?chē)h(huán)境的完整視野，并幫助其檢測(cè)附近物體的速度、距離以及它們的三維形狀。

此外，傳感器也作為慣性測(cè)量單元幫助追蹤車(chē)輛的加速度和位置。

想要了解這些傳感器如何在自動(dòng)駕駛汽車(chē)上工作，代替和改善人類(lèi)的駕駛視野，就讓我們先詳細(xì)認(rèn)識(shí)一下最常用的傳感器 – 攝像頭。

攝像頭從不說(shuō)謊

從照片到視頻，攝像是將世界可視化的最準(zhǔn)確方式，對(duì)于自動(dòng)駕駛汽車(chē)來(lái)說(shuō)也尤為重要。

自動(dòng)駕駛汽車(chē)依靠放置在車(chē)輛前后左右每一側(cè)的攝像頭，將360度的環(huán)境視圖拼接起來(lái)。有些攝像頭有較廣的視角，高達(dá)120度，但所捕捉的視野較近。其他攝像頭專(zhuān)注于更窄的視角，以提供較遠(yuǎn)的視野。

NVIDIA DRIVE合作伙伴Sekonix研發(fā)的自動(dòng)駕駛攝像頭傳感器。

有些汽車(chē)上甚至安裝了魚(yú)眼攝像頭。此類(lèi)攝像頭借助超廣鏡頭可為汽車(chē)提供全景視角，讓駕駛員在停車(chē)時(shí)可以獲得全景視圖從而更好地了解車(chē)輛后方環(huán)境。

盡管能夠提供準(zhǔn)確視圖，但攝像頭也有其局限性。它們雖然可以辨別周?chē)h(huán)境的細(xì)節(jié)，卻無(wú)法計(jì)算出物體與車(chē)輛的距離，繼而無(wú)法準(zhǔn)確知道它們的位置。此外，基于攝像頭的傳感器很難在低能見(jiàn)度的條件下（如霧天，雨天或夜間）檢測(cè)物體。

這時(shí)就需要另外一個(gè)傳感器的輔助 --- 雷達(dá)。

一輛自動(dòng)駕駛汽車(chē)?yán)脭z像頭數(shù)據(jù)感知周?chē)h(huán)境的物體。

雷達(dá)輔助

雷達(dá)傳感器可以在低能見(jiàn)度時(shí)（如夜間駕駛）作為攝像頭視角的補(bǔ)充，并幫助自動(dòng)駕駛汽車(chē)改善檢測(cè)功能。

雷達(dá)通過(guò)脈沖發(fā)射無(wú)線(xiàn)電波來(lái)工作，傳統(tǒng)上被應(yīng)用于檢測(cè)船只、飛機(jī)以及天氣狀況。一旦這些波擊中物體，它們就會(huì)返回傳感器，并提供有關(guān)物體速度和位置的數(shù)據(jù)。

NVIDIA DRIVE合作伙伴Metawave提供高精度的雷達(dá)傳感技術(shù)。

與車(chē)輛上的攝像頭一樣，雷達(dá)傳感器通常被布置在汽車(chē)周身以檢測(cè)位于各個(gè)角度的物體。它們能夠確定物體的速度和距離，但卻無(wú)法辨別不同類(lèi)型的車(chē)輛。

盡管環(huán)繞雷達(dá)和攝像頭所提供的數(shù)據(jù)對(duì)于較低級(jí)的自動(dòng)駕駛來(lái)說(shuō)已經(jīng)足夠了，但是它們?nèi)匀徊荒茉跊](méi)有人類(lèi)駕駛員的情況下處理所有的駕駛狀況。因此，我們需要激光雷達(dá)。

激光聚焦

攝像頭和雷達(dá)是常見(jiàn)的傳感器：如今大多數(shù)新車(chē)已經(jīng)將它們用于高級(jí)駕駛輔助和停車(chē)輔助。 在有人類(lèi)駕駛員監(jiān)測(cè)系統(tǒng)的情況下，它們還可以實(shí)現(xiàn)較低等級(jí)的自動(dòng)駕駛。

NVIDIA DRIVE合作伙伴Velodyne研發(fā)的激光雷達(dá)傳感器。

然而，如果想要實(shí)現(xiàn)完全的無(wú)人駕駛，激光雷達(dá)的作用不可或缺。

激光雷達(dá)是一種通過(guò)脈沖激光測(cè)量距離的傳感器，能夠使自動(dòng)駕駛汽車(chē)擁有周邊環(huán)境的3D視圖。它能提供周?chē)?chē)及行人的形狀和深度，以及道路地理環(huán)境。與雷達(dá)一樣，激光雷達(dá)也能在低能見(jiàn)度的環(huán)境下運(yùn)行。

通過(guò)以極快的速度發(fā)射隱形激光，激光雷達(dá)傳感器能夠根據(jù)瞬間反彈的信號(hào)繪制出詳細(xì)的3D圖像。 這些信號(hào)生成的點(diǎn)云圖像代表車(chē)輛的周?chē)h(huán)境，可以增強(qiáng)傳感器數(shù)據(jù)的安全性和多樣性。

Velodyne激光雷達(dá)傳感器利用激光脈沖檢測(cè)物體時(shí)的視圖。

車(chē)輛只需要激光雷達(dá)在幾個(gè)關(guān)鍵位置發(fā)揮作用。激光雷達(dá)傳感器的安裝成本很高，相當(dāng)于攝像頭和雷達(dá)的十倍，而且它的檢測(cè)范圍相對(duì)有限。

三大傳感器讓汽車(chē)擁有超人視覺(jué)

攝像頭，雷達(dá)和激光雷達(dá)傳感器為汽車(chē)提供環(huán)境相關(guān)的豐富數(shù)據(jù)。然而，如同人類(lèi)大腦需要處理通過(guò)眼睛獲得的視覺(jué)數(shù)據(jù)一樣，自動(dòng)駕駛汽車(chē)也必須有處理持續(xù)信息流的能力。

自動(dòng)駕駛汽車(chē)通過(guò)傳感器融合來(lái)進(jìn)行數(shù)據(jù)處理。輸入到傳感器中的數(shù)據(jù)被傳輸?shù)揭粋€(gè)高性能集中式的AI計(jì)算機(jī)當(dāng)中，比如NVIDIA DRIVE AGX平臺(tái)。該平臺(tái)將相關(guān)部分的數(shù)據(jù)結(jié)合起來(lái)以幫助汽車(chē)制定駕駛決策。

所以說(shuō)，傳感器融合不是僅僅依賴(lài)于特定時(shí)刻的單一類(lèi)型傳感器數(shù)據(jù)，而是可以融合傳感器組所傳輸?shù)母鞣N信息，比如形狀、速度及距離，從而確?？煽啃浴?/p>

傳感器還提供冗余功能。在變道之前接收到來(lái)自攝像頭和雷達(dá)傳感器的數(shù)據(jù)能夠大大提高駕駛決策的安全性，這就如同當(dāng)前盲點(diǎn)警告可以作為人類(lèi)駕駛員的輔助一樣。

NVIDIA DRIVE AGX平臺(tái)在汽車(chē)行駛過(guò)程中進(jìn)行該操作流程，所以它始終對(duì)車(chē)輛周?chē)h(huán)境有一個(gè)完整且實(shí)時(shí)更新的視野認(rèn)知。這就意味著與人類(lèi)駕駛員不同的是，自動(dòng)駕駛車(chē)輛沒(méi)有盲點(diǎn)，而且始終對(duì)于不斷運(yùn)動(dòng)和改變的周邊環(huán)境保持警覺(jué)。