智能网联汽车技术基础 第4章 智能网联汽车环境感知技术.pptx

《智能网联汽车技术基础》第四章智能网联汽车环境感知技术4.1传感器介绍4.2多传感器融合感知技术4.3目标检测技术学习目标1、掌握不同传感器之间的优缺点。2、了解不同的传感器在智能网联汽车上的工作原理。3、了解不同传感器之间的融合方法。本章首先介绍环境感知常用的一些传感器，比如激光雷达、毫米波雷达和相机等，其次介绍多传感器融合的定义以及一些常用的方案，最后介绍智能网联汽车目标检测技术，包括车道线、行人和车辆以及交通标识等目标检测的方法。目标检测技术，包括车道线、行人和车辆以及交通标识等目标检测的方法。4.1传感器介绍4.1传感器介绍环境感知作为智能网联汽车的第一个环节，需要使用传感器作为“眼睛”来采集周围环境的基本信息。自动驾驶所需要的传感器如下：激光雷达毫米波雷达超声波雷达视觉传感器（单目相机，双目相机，深度相机）4.1.1激光雷达激光雷达可以分为激光雷达主要由发射系统、接收系统、信息处理与控制系统组成。二维激光雷达三维激光雷达4.1.1激光雷达激光雷达原理图4.1.1激光雷达激光雷达的特点与毫米波和超声波雷达的载波不同，激光雷达是以激光作为载波的，所以激光雷达可以使用频率、振幅和相位作为搭载信息的载体。激光雷达的优点：（1）分辨率高、探测范围广（2）高抗干扰能力（3）信息量丰富（4）不受光线影响4.1.1激光雷达激光雷达的缺点：（1）但在雨、雪、雾、霾等天气工作时激光的衰减会急剧下降，因此会对激光雷达传播的距离受到影响。（2）难以分辨交通标志的含义和红绿灯颜色（3）激光雷达的成本较高。4.1.1激光雷达激光雷达的工作原理和类型激光雷达由激光器发出脉冲激光，当发出的脉冲激光打到障碍物时会引起散射，会使得有一部分光波打回到激光雷达的接收器上，通过测算发射信号与回波信号的时间，从而得到障碍物的距离。距离计算原理：ToF（TimeofFlight）原理：发出和回收的时延为4.1.1激光雷达根据雷达的工作方式不同，可以分为机械激光雷达、固态激光雷达和混合固态激光雷达。1）机械激光雷达机械激光雷达有旋转部件，通过旋转部件使发射的激光从“线”变成“面”，还可以使得激光在垂直方向上打出，使发出的激光形成多个平面，可以实现对障碍物的立体检测，动态检测的效果较好，精度比较高。机械式（360°）结构图和代表产品：velodynehesai4.1.1激光雷达2）固态激光雷达固态激光雷达没有旋转部件优点：结构简单并且尺寸相对较小，可控性较好，扫描精度较高，数据采集快、分辨率。3）混合固态激光雷达混合固态激光雷达发出的是固定的激光光源，使用旋转玻璃片来改变激光的光束方向，可以对障碍物实现多角度的检测。固态结构图和代表产品：ibeo混合固态结构图和代表产品：Innovutionlivox4.1.1激光雷达根据激光雷达发出线束的多少，可以将激光雷达分为单线束激光雷达和多线束激光雷达。1）单线束激光雷达每扫描一次只能产生一条扫描线，扫描出来的是一个二维平面图，扫地机器人多采用4.1.1激光雷达2）多线束激光雷达扫描一次可以发射出多条激光线。激光雷达的线束越多，成像就越准确越清晰。相比较少线束的激光雷达，线束越多的激光雷达还原场景的质量就越高。自动驾驶汽车多采用激光雷达线束不同激光束对同一辆汽车的成像，线束越多成像越清晰4.1.2毫米波雷达?4.1.2毫米波雷达毫米波波长位于微波与远红外波之间，因此毫米波拥有这两种波谱的特点，同时也有毫米波独特的性质。毫米波雷达在汽车领域应用广泛，主要应用在汽车驾驶的辅助系统，比如自适应巡航、自动紧急制预警、前向碰撞预警等。图4-5为大陆ARS408-21毫米波雷达。大陆ARS408-21毫米波雷达4.1.2毫米波雷达毫米波雷达的工作原理（1）测距原理毫米波雷达测距原理同激光雷达一样，毫米波雷达通过向外发送毫米波，当毫米波打在障碍物体上时，接收返回的波，然后根据时间差来计算障碍物的位置和相对距离。计算公式为:其中s为目标距离，t毫米波雷达发射到接收的时间差,c为光速。4.1.2毫米波雷达毫米波雷达的优点：（1）目标探测能力强，探测速度较快。（2）体积小、质量轻、空间分辨率高。毫米波雷达的缺点：（1）外界的杂波很多时，会严重干扰毫米波雷达的检测。（2）检测区域呈扇形，因此存在盲区。（3）无法进行图像颜色识别，无法识别交通标志、交通信号以及道路标线。4.1.2毫米波雷达毫米波雷达的工作原理（2）测速原理毫米波雷达的测速原理是基于多普勒效应实现的。当毫米波雷达发出的毫米波与被探测的障碍物之间有相对移动时，毫米波接收到的频率和毫米波发射出的频率会发生不同。此时如果障碍物接近毫米波雷达时，则反射信号频率将