自动驾驶传感器布置如何布置.pdfVIP

前言 :无人驾驶汽车的研究越来越多， 各环境感知传感器的分布位置也不同， 到 底这些传感器要遵循一个什么样的布置原则？ 智能驾驶汽车环境感知传感器主要有超声波雷达、毫米波雷达、激光雷 达、单 / 双 / 三目摄像头、环视摄像头以及夜视设备。目前，处于开发中的 典型智能驾驶车传感器配置如表 1 所示。 表 1 智能驾驶汽车传感器配置 ? 环视摄像头 ：主要应用于短距离场景，可识别障碍物，但对光照、天气等外 在条件很敏感，技术成熟，价格低廉； ? 摄像头 ：常用有单、双、三目，主要应用于中远距离场景，能识别清晰的车 道线、交通标识、障碍物、行人，但对光照、天气等条件很敏感，而且需要 复杂的算法支持，对处理器的要求也比较高； ? 超声波雷达 ：主要应用于短距离场景下，如辅助泊车，结构简单、体积小、 成本低； ? 毫米波雷达 ：主要有用于中短测距的 24 GHz 雷达和长测距的 77 GHz 雷达 2 种。毫米波雷达可有效提取景深及速度信息，识别障碍物，有一定的穿透 雾、烟和灰尘的能力，但在环境障碍物复杂的情况下，由于毫米波依靠声波 定位，声波出现漫反射，导致漏检率和误差率比较高； ? 激光雷达 ：分单线和多线激光雷达，多线激光雷达可以获得极高的速度、距 离和角度分辨率，形成精确的 3D 地图，抗干扰能力强，是智能驾驶汽车发 展的最佳技术路线，但是成本较高，也容易受到恶劣天气和烟雾环境的影 响。 ? 不同传感器的感知范围均有各自的优点和局限性（见图 1 ），现在发展的趋 势是通过传感器信息融合技术，弥补单个传感器的缺陷，提高整个智能驾驶 系统的安全性和可靠性。 图 1 环境感知传感器感知范围示意图 全新奥迪 A8 配备自动驾驶系统的传感器包括 -12 个超声波传感器，位于前后及侧方 -4 个广角 360 度摄像头，位于前后和两侧后视镜 -1 个前向摄像头，位于内后视镜后方 -4 个中距离雷达，位于车辆的四角 -1 个长距离雷达，位于前方 -1 个红外夜视摄像头，位于前方 -1 个激光扫描仪 Laser Scanner ，位于前方 传感器的布置原则 无人车传感器的布置，需要考虑到覆盖范围和冗余性。 覆盖范围 ：车体 360 度均需覆盖，根据重要性，前方的探测距离要长 （100m），后方的探测距离稍短（ 80m），左右侧的探测距离最短 （20m）。为了保证安全性，每块区域需要两个或两个以上的传感器覆盖， 以便相互校验，如下图所示 [1] ： 图 2： 一种典型的传感器全覆盖、多冗余配置示意图 Host Vehicle 是无人车实体， ESR，RSDS是毫米波， UTM、 LUX、 HDL是激 光， Camera 是工业相机。从图中也可以看出，各个方向上均有多个传感器 配置。为了简洁，图中的 Camera 只画出了前方的，实际上前后左右 Camera 配置了很多个，使得系统的冗余度更高。 具体安装在车上，是这样样子的： 图 3：传感器在无人车上的实际安装，大部分传感器都是隐藏式安装（车前保、后保内），唯 一的特例，三维激光安装在车顶上。 前后探测距离的差异，主要是考虑一些特殊场景下的安全问题。 例如，车辆刚驶出高速公路服务区，准备自动变道：初始车速 V1=60km/h ；变道过程约需要 t = 3 s ；变道完成时与后方车辆的车间时距 τ ≥ 2 s （注 1 ）左后方来车车速 V2 = 120 km/h ；为保证变道安全， 本车与左后方车辆的初始安全距离至少为