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无人驾驶汽车的传感器系统设计及技术展望 一、无人驾驶汽车传感器的研究背景与意义 无人驾驶汽车就是人工智能的一个非常重要的验证平台 ,近些年成为国内外 研究热点 .无人驾驶汽车作为一种陆地轮式机器人 ,既与普通机器人有着很大的 相似性 ,又存在着很大的不同 .首先它作为汽车需保证乘员乘坐的舒适性与安全 性,这就要求对其行驶方向与速度的控制更加严格 ;另外 ,它的体积较大 ,特别就是 在复杂拥挤的交通环境下 ,要想能够顺利行驶 ,对周围障碍物的动态信息获取就 有着很高的要求。无人驾驶的研究目标就是完全或部分取代驾驶员 ,就是人工智 能的一个非常重要的实现平台 ,同时也就是如今前沿科技的重要发展方向。当前 , 无人驾驶技术具有重大的应用价值 ,生活与工程中 ,能够在一定程度上减轻驾驶 行为的压力 ;在军事领域内 ,无人驾驶技术可以代替军人执行侦查、排雷、以及战 场上危险环境中的任务 ;在科学研究的领域 ,无人驾驶技术可以实现外星球等极 端环境下的勘探活动。无人驾驶车辆技术 ,又称智能车辆 ,即利用将无人驾驶的技 术应用于车辆的控制中。 国外的无人驾驶车辆技术大多通过分析激光传感器数据进行动态障碍物的 检测。代表有斯坦福大学的智能车 “Junior 利用激光传感器对跟踪目标的运动几”, 何特征建模 ,然后用贝叶斯滤波器分别更新每个目标的状态 ;卡耐基 ?梅隆大学的 “BOSS”智能车从激光传感器数据中提取障碍物特征 ,通过关联不同时刻的激光 传感器数据对动态障碍物进行检测跟踪。牛津大学研制的无人车辆 “WildCat,不” 使用 GPS,使用激光雷达与相机监控路面状况。 我国相关技术开展较晚 ,国防科学 技术大学研制的自主车 “开路雄狮 ”,采用三维激光雷达 Velodyne作为主要传感器 , 将 Velodyne 获取的相邻两激光数据作差 ,并在获得的差分图像上进行聚类操作 , 对聚类结果建立方盒模型。 无人驾驶车辆就是一项融合了认知科学、人工智能、机器人技术与车辆工 程等多学科的技术 ,涉及到电子电路 ,计算机视觉 ,自动控制 ,信号处理等多学科技 术。无人驾驶汽车的出现从根本上改变了传统的 “人—— 车—— 路 ”闭环控制方式 , 将无法用规则严格约束的驾驶员从该闭环系统中请出去 ,从而大大提高了交通系 统的效率与安全性 ,就是汽车工业发展的革命性产物。 二、无人驾驶汽车的传感器系统整体设计 无人驾驶汽车的实现需要大量的科学技术支持 ,而其中最重要的就就是大量 的传感器定位。核心技术就是包括高精度地图、定位、感知、智能决策与控制 等各个模块。其中有几个关键的技术模块 ,包含精确 GPS 定位及导航、动态传感 避障系统、机械视觉三个大部分 ,其她的如只能行为规划等不属于传感器范畴 ,属 无人驾驶汽车的传感器系统设计及技术展望 于算法方面 ,不做过多设计。传感器系统如图所示。 图 1 无人驾驶汽车的传感器系统主要组成 三、精确 GPS 定位及导航 无人驾驶汽车对