无人驾驶汽车的传感器系统设计及技术展望
无人驾驶技术的发展趋势和前景展望
无人驾驶技术的发展趋势和前景展望随着人工智能和自动驾驶技术的突飞猛进，无人驾驶技术正逐渐改变人们对交通出行的认知。
本文将探讨无人驾驶技术的发展趋势，展望其未来的前景。
一、无人驾驶技术的发展趋势1. 智能传感器的突破：无人驾驶技术离不开精确的数据感知和处理能力。
随着传感器技术的不断创新，例如激光雷达、毫米波雷达、摄像头和超声波传感器等，无人驾驶车辆能够实时获取准确的环境信息，进而做出相应的决策。
2. 人工智能算法的升级：深度学习、计算机视觉和自然语言处理等人工智能领域的进展，为无人驾驶技术提供了强大的支持。
通过不断的训练和学习，人工智能算法可以更好地理解和模拟人类驾驶行为，提高无人驾驶车辆的安全性和可靠性。
3. 云计算与大数据的应用：无人驾驶技术需要处理庞大的数据量，云计算和大数据技术的应用可以实现数据的存储、共享和分析，从而提高无人驾驶车辆对复杂交通环境的处理能力。
4. 法规和政策的支持：无人驾驶技术的发展不仅需要技术上的突破，更需要政策和法规的支持。
各国纷纷出台相关政策，推动无人驾驶技术的发展，为其提供发展的环境和机遇。
二、无人驾驶技术的前景展望1. 提高交通安全性：无人驾驶技术能够大幅度降低交通事故的可能性，以人为因素导致的交通事故将被大大减少。
无人驾驶车辆能够实时感知周围环境，迅速做出正确的决策，避免了人类驾驶员的疲劳驾驶、酒驾等危险因素。
2. 提升出行效率：无人驾驶车辆能够智能规避交通堵塞，选择最优的路线，提高交通出行的效率。
同时，由于无人驾驶技术的应用，车辆之间的通信和协调将更加智能化，提升了整体交通系统的运行效率。
3. 节约能源和减少污染：无人驾驶技术能够优化车辆的行驶轨迹和速度，降低能源的消耗。
同时，由于驾驶过程更加稳定和预测性，减少了急加速和急刹车等行为，使得尾气排放减少，对环境的污染也有所降低。
4. 促进城市规划与建设：无人驾驶技术的普及将影响城市的交通规划和建设。
由于交通事故减少和交通拥堵改善，城市的交通规划可以更加注重人性化和可持续发展，提升城市居民的生活质量。
无人驾驶车辆中的传感器技术研究
无人驾驶车辆中的传感器技术研究第一章：引言随着科技的不断进步和社会的不断发展，无人驾驶技术逐渐成为人们热议话题。
而无人驾驶离不开传感器技术的支持。
传感器技术作为无人驾驶车辆的“眼睛”、“耳朵”、“皮肤”等感知器官，具有举足轻重的地位。
本文将介绍无人驾驶车辆中的传感器技术研究。
第二章：无人驾驶车辆中的传感器技术2.1 传感器的类型在无人驾驶车辆中，传感器的种类非常多，例如雷达、激光雷达、摄像头、GPS、惯性测量单元、超声波等。
这些传感器分别负责不同的任务，如探测前方障碍物、定位车辆所在位置和方向、识别道路标志等。
2.2 雷达雷达（Radar）是利用一定的电磁波，利用电磁波与物体之间的交互作用，通过接收被物体反射回来的电磁波，来获取物体的位置、速度、方向等信息的装置。
雷达具有探测距离远、可靠性高、不受光照影响等特点。
在无人驾驶车辆中，雷达被广泛应用于前方障碍物探测、交通信号灯识别等任务。
2.3 激光雷达激光雷达（Lidar）是利用激光束发射、接收反射波进行距离测量的一种传感器。
激光雷达具有高分辨率、高精度、适用于多场景等特点，在无人驾驶车辆中，激光雷达主要用于高精度地图构建和测距任务。
2.4 惯性测量单元惯性测量单元（IMU）是指由加速度计和陀螺仪构成的一种传感器，可用于测量物体的加速度和角速度。
在无人驾驶车辆中，惯性测量单元用于测量车辆的姿态信息和车辆加速度信息，为车辆定位和控制提供基础数据。
2.5 其他传感器除了上述传感器外，无人驾驶车辆中还有许多其他的传感器，如超音波传感器、摄像头、GPS等。
超音波传感器常见于低速地面机器人，在无人驾驶车辆中主要用于低速停车、近距离测距。
摄像头主要用于车道保持、道路标志识别等任务。
GPS主要用于车辆定位和导航。
第三章：发展趋势随着科技的不断发展，无人驾驶车辆的传感器技术也在不断发展。
未来无人驾驶车辆的传感器技术将朝着以下方向发展：3.1 数据融合技术数据融合技术是指将多种不同类型的信息进行综合，得到更准确、更全面的信息的技术。
基于多模态传感器的无人驾驶车辆控制系统设计
基于多模态传感器的无人驾驶车辆控制系统设计无人驾驶车辆是当下智能交通领域的热门研究方向之一。
基于多模态传感器的无人驾驶车辆控制系统设计是关键任务之一，它涉及到传感器的选择与布局、数据融合与处理、路径规划与控制等多个方面。
本文将就这些方面展开深入探讨，并提出一个综合考虑传感器能力与车辆控制需求的无人驾驶车辆控制系统设计。
在无人驾驶车辆控制系统中，多模态传感器起到了重要作用。
多模态传感器包括视觉传感器、激光雷达、GPS导航系统、惯性测量单元(IMU)等。
视觉传感器常用于目标检测与识别、车道线检测等任务，激光雷达则常用于环境感知与障碍物检测。
GPS导航系统与IMU则可以提供车辆的位置、速度与姿态等信息。
通过综合利用多模态传感器的信息，可以提高无人驾驶车辆的环境感知与决策能力。
在传感器的选择上，需要考虑多个因素。
首先是传感器的精度与可靠性，高精度与高可靠性的传感器可以提供准确、稳定的数据，从而提高无人驾驶车辆的控制性能。
其次是传感器的价格与成本，考虑到无人驾驶车辆的商业应用，需要选择性价比较高的传感器。
此外，传感器的大小与重量也是需要考虑的因素，因为过大或过重的传感器会增加车辆的负载与能耗。
在传感器的布局上，需要综合考虑车辆的结构与传感器的安装方式，以尽可能地提高传感器的视野与覆盖范围。
一般来说，前置摄像头与激光雷达可以安装在车辆的前部，用于前方的目标检测与障碍物感知；侧置摄像头可以安装在车辆的两侧，用于车道线检测与车辆位置的确认；后置摄像头与雷达可以安装在车辆的后部，用于后方障碍物的检测与避让。
此外，车辆顶部可以安装GPS导航系统与IMU，用于提供车辆的位置与姿态信息。
在数据融合与处理上，需要将多个传感器获得的数据进行相互融合与处理，得到全面、准确的环境感知信息。
数据融合与处理的方法有很多，常用的包括滤波、融合算法、深度学习等。
滤波算法可以用来对传感器的数据进行去噪与平滑处理，提高数据的可信度与准确性。
无人驾驶汽车技术的发展与展望
无人驾驶汽车技术的发展与展望一、引言近年来，全球无人驾驶汽车技术迅速发展，受到了广泛的关注。
无人驾驶汽车将成为未来交通领域的热门话题，其技术的发展和应用将有着广泛的前景和影响。
本文将对无人驾驶汽车技术的发展现状及未来展望进行分析和探讨。
二、无人驾驶汽车技术发展现状无人驾驶汽车技术的发展可以分为以下几个阶段：1.自动驾驶辅助系统最早使用的自动驾驶技术是在汽车上安装驾驶辅助系统，通过雷达、激光雷达、摄像头、GPS等传感器感知车身周围环境，自动调节车速、刹车、转弯等。
该系统辅助司机进行驾驶，但仍由人为驾驶控制车辆。
2.半自动驾驶技术半自动驾驶技术是在自动驾驶辅助系统基础上进一步发展，车辆可以自动完成转向、加速、刹车等，但仍需要人工介入控制。
例如，特斯拉的Autopilot系统就是一种半自动驾驶技术。
3.高度自动驾驶技术高度自动驾驶技术是指车辆可以自动完成大多数驾驶任务，司机只需在必要时进行干预。
例如，Waymo（原Google无人驾驶汽车项目）在美国亚利桑那州开展的无人驾驶汽车测试项目，已经实现了高度自动驾驶技术。
4.全自动驾驶技术全自动驾驶技术是指车辆可以完全自主地行驶，不需要任何人工干预。
全自动驾驶技术需要满足高精度地图、高精度定位、车路协同等技术要求。
目前，全自动驾驶技术仍处于研发和试验阶段，还没有完全商业化应用。
三、无人驾驶汽车技术的现实应用1.出租车、巴士无人驾驶汽车在出租车、巴士等公共交通领域的应用前景广阔，可以提高运输效率和安全性，减轻城市交通拥堵和环保压力。
例如，早在2016年，Uber公司就在匹兹堡启动了自主驾驶出租车项目。
2.货物运输无人驾驶汽车在货物运输领域的应用也颇有前景。
目前，谷歌、Uber等公司的无人驾驶汽车已经开始用于货物运输，实现了送货上门、无人驾驶运输等。
3.家庭康复目前，无人驾驶汽车还有其他的实际应用场景，例如，为残疾人提供交通服务、为年纪较大的人提供照顾等。
这些应用领域都具有潜力，可以为人们的生活带来便利。
无人驾驶车辆的感知技术
高速公路驾驶：利用感知技术，实现车辆在高速公路上的自动驾驶。
城市道路驾驶：利用感知技术，实现车辆在城市道路上的自动驾驶。
停车场自动驾驶：利用感知技术，实现车辆在停车场内的自动驾驶。 公共交通：利用感知技术，实现公共交通车辆的自动驾驶，提高公共交 通的效率和安全性。
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案例名称：深圳东部公交E11路
数据融合的必要性：提高感知系统的精度和可靠性 数据融合的原理：将多个传感器数据进行融合，得到更全面、准确的信息 数据融合的方法：基于概率论、基于统计方法、基于神经网络等 数据融合的优势：提高无人驾驶车辆的感知能力、适应性和鲁棒性 数据融合的挑战：数据采集、处理和传输等方面的限制和挑战
无人驾驶车辆感知 技术的实际应用案 例
无人驾驶车辆的感知 技术
汇报人：
目录
无人驾驶车辆感知技术 概述
无人驾驶车辆的传感器 技术
无人驾驶车辆的感知算 法与系统
无人驾驶车辆感知技术 的实际应用案例
无人驾驶车辆感知技术 的未来发展与挑战
无人驾驶车辆感 知技术概述
感知技术是实现无人驾驶的关键 感知技术能够提高车辆的感知能力 感知技术能够提高车辆的安全性能 感知技术能够提高车辆的行驶效率
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案例介绍：该线路采用安凯宝斯通纯电动无人驾驶公交车，车辆搭载了多种传感器，包 括激光雷达、毫米波雷达、摄像头等，以实现全方位的感知。
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技术应用：该案例中，无人驾驶公交车通过感知技术实现了对周围环境的感知和判断， 从而实现了自动驾驶和避障等功能。
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应用效果：该案例中的无人驾驶公交车在行驶过程中表现出了较高的安全性和稳定性， 得到了乘客的认可和好评。
优势：高精度、高分辨率、抗干扰能力强、对环境变化敏感度高
无人驾驶汽车技术的发展现状与前景展望
无人驾驶汽车技术的发展现状与前景展望一、背景介绍自动驾驶技术是近年来人工智能领域中最为热门的应用之一。
自动驾驶车辆能够自主感知周围环境并通过软硬件技术控制车辆行驶方向、速度等，旨在提高行车的安全性、效率和舒适性。
随着互联网的普及和技术的日新月异，自动驾驶技术因其特殊的技术价值和商业增值空间而受到广泛关注。
虽然这项技术的发展仍然面临各种挑战，但是相信在不久的将来，自动驾驶车辆一定会成为我们生活中非常普遍和重要的一部分。
二、现状阶段1.自动驾驶车辆的分类自动驾驶车辆按照实现自动驾驶的人工智能技术分为基于传感器和基于地图两种类型，其包括全自动驾驶、部分自动驾驶和辅助驾驶三种形式。
2.自动驾驶技术的难点目前自动驾驶技术面临的核心技术难点主要包括以下几个方面：第一，感知与识别是自动驾驶技术的核心之一，如何让车辆感知到途经的环境并且及时地作出响应是自动驾驶技术的难点之一。
第二，自动驾驶技术的软硬件两方面都需要不断地优化和完善，以便使得自主驾驶的过程更加安全、精准和高效。
第三，自动驾驶技术面对的应用场景比较广泛，需要不断地优化与适应各种不同的行车场景和环境。
3.全球自动驾驶技术的发展现状目前世界上的自动驾驶技术发展和应用状况剖分为四个等级，其中0级代表了完全手动驾驶的车辆状态，而级别4则代表着完全自动驾驶。
以下是各个国家在自动驾驶技术领域的发展现状：（1）美国：美国一直是全球自动驾驶领域的领头羊之一，其两大技术巨头Google和Waymo的自动驾驶技术居于全球前沿阵营。
（2）日本：日本在初期投入了大量的政府资金支持自动驾驶技术的研究与发展，现在日本车企也成为了全球自动驾驶技术领域的重要参与者。
（3）德国：由于德国的汽车工业一直处于全球领先地位，因此德国也开始大力投入自动驾驶技术的研究和开发。
（4）中国：在2018年，中国国家工信部宣布自动驾驶作为“2025智能车战略”的一部分进行重点扶持，并计划2021年实现道路自动驾驶实际应用。
无人驾驶汽车的智能感知技术
无人驾驶汽车的智能感知技术无人驾驶汽车是近年来备受关注和研究的热门话题。
作为未来交通领域的重要发展方向，无人驾驶汽车的智能感知技术起着至关重要的作用。
本文将探讨无人驾驶汽车的智能感知技术及其在实际应用中的意义。
一、无人驾驶汽车的智能感知技术概述智能感知技术是无人驾驶汽车实现自主驾驶的基石之一，它通过利用各类传感器和算法来感知和理解周围环境，以实现安全、高效地操作车辆。
主要包括视觉感知、激光雷达、超声波传感器和雷达等多种感知模块。
1. 视觉感知视觉感知是一种基于摄像头和图像处理的技术。
无人驾驶汽车利用视觉感知技术来分析和理解道路中的车辆、行人和交通标识等信息。
通过深度学习和计算机视觉算法，无人驾驶汽车能够对复杂的交通场景进行准确的感知和判断。
2. 激光雷达激光雷达是一种基于激光扫描原理的传感器。
它能够通过发射和接收激光束来感知周围环境中的物体。
无人驾驶汽车通过激光雷达可以实时获取道路上的静止和移动物体的位置、形状和距离等信息，从而实现对环境的感知和避障。
3. 超声波传感器超声波传感器是一种基于超声波波束的传感器。
它能够通过发射和接收超声波来感知周围环境中的物体和距离。
无人驾驶汽车利用超声波传感器可以实时测量车辆与障碍物之间的距离，以实现自动刹车和自动停车等功能。
4. 雷达雷达是一种基于电磁波的传感器。
它通过发射和接收电磁波来感知周围环境中的物体和距离。
无人驾驶汽车利用雷达可以实时监测和捕捉到其他车辆和障碍物的位置和速度等信息，从而实现对交通状况的感知和预测。
二、无人驾驶汽车智能感知技术的意义和影响无人驾驶汽车的智能感知技术的发展和应用将会对交通产业和生活方式产生重大影响。
1. 提高交通安全无人驾驶汽车的智能感知技术可以实时感知和分析道路上的交通情况，并快速做出反应。
它们能够通过传感器对道路、障碍物和其他车辆进行准确的感知和识别，从而减少交通事故的发生。
2. 提高交通效率智能感知技术可以帮助无人驾驶汽车优化路径规划，避免拥堵和交通堵塞。
无人驾驶汽车的传感器技术解析
无人驾驶汽车的传感器技术解析无人驾驶汽车是当今科技领域的一项重要成就，它具备了自主感知和决策的能力，并能够在没有人类司机的情况下安全地行驶。
其中，传感器技术是无人驾驶汽车实现自主感知的关键。
本文将对无人驾驶汽车所使用的传感器技术进行解析。
1. 激光雷达传感器激光雷达传感器是无人驾驶汽车中最常见的传感器之一。
它通过发射激光束，并测量激光束与物体之间的反射时间来获取物体的距离和形状信息。
激光雷达传感器能够快速而准确地探测周围环境，并生成高分辨率的地图。
该传感器可感知远距离的障碍物，为无人驾驶汽车提供重要的避障能力。
2. 摄像头传感器摄像头传感器在无人驾驶汽车中起着至关重要的作用。
它能够捕捉周围环境的图像，并将图像转化为计算机可识别的数据。
无人驾驶汽车通常搭载多个摄像头传感器，以全方位获取视觉信息。
这些摄像头传感器能够识别道路标志、交通信号灯、行人和其他车辆，为车辆的感知和决策提供重要依据。
3. 雷达传感器雷达传感器是无人驾驶汽车中常用的传感器之一。
它通过发射无线电波，并测量波与物体之间的反射时间和频率变化来检测物体的位置和速度。
雷达传感器凭借其高精度和远距离感知的能力，为无人驾驶汽车提供重要的环境感知信息，尤其在恶劣天气条件下，如雨雪等，雷达传感器能够更好地工作。
4. 超声波传感器超声波传感器是无人驾驶汽车中常见的接近传感器。
它利用超声波的传播速度和反射强度来检测物体与车辆的距离。
超声波传感器在近距离的障碍物检测中效果较好，通常被用于低速行驶和停车辅助。
5. GPS导航技术GPS导航技术在无人驾驶汽车中扮演着重要的角色。
通过全球定位系统，车辆可以获取准确的地理位置信息，并结合地图数据进行路径规划和导航。
GPS导航技术能够将无人驾驶汽车定位到全球范围内的具体位置，提供导航引导，确保车辆在目的地的安全到达。
综上所述，无人驾驶汽车的传感器技术是其实现自主感知和决策的基础。
激光雷达、摄像头、雷达、超声波和GPS导航等传感器技术的应用，使得无人驾驶汽车能够准确地感知周围环境，并做出相应的行驶决策。
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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GPS定位精度、抗干扰性提出了新的要求。
在无人驾驶时GPS导航系统要不间断的对无人车进行定位。
在这个过程之中,无人驾驶汽车的GPS导航系统要求GPS定位误差不超过一个车身宽度。
无人驾驶汽车面临的另一个问题面临的另一个挑战,就是需要确保她们又完美的导航功能,实现导航的主要技术就是现在生活中已经使用非常广泛的GPS技术。
由于GPS无积累误差、自动化测量的特点,因此十分适合用于无人驾驶汽车的导航定位。
为了大幅提高GPS测量技术的精度,本系统采用位置差分GPS测量技术。
相较于传统的GPS技术,差分GPS技术会在一个观测站对两个目标的观测量、两个观测站对一个目标的观测量或者一个测站对一个目标的两次测量之间求差,目的在于消去公共误差源,包括电离层与对流层效应等。
位置差分原理就是一种最简单的差分方法,任何一种GPS接收机均可改装与组成这种差分系统。
安装在基准站上的GPS接收机观测4颗卫星后便可进行三维定位,解算出基准站的坐标。
由于存在着轨道误差、时钟误差、SA影响、大气影响、多径效应以及其她误差,解算出的坐标与基准站的已知坐标就是不一样的, 存在误差。
基准站利用数据链将此改正数发送出去,由用户站接收,并且对其解算的用户站坐标进行改正。
最后得到的改正后的用户坐标已消去了基准站与用户站的共同误差,例如卫星轨道误差、SA影响、大气影响等,提高了定位精度。
以上先决条件就是基准站与用户站观测同一组卫星的情况。
位置差分法适用于用户与基准站间距离在100km以内的情况。
其原理如图1所示。
高精度的汽车车身定位就是无人驾驶汽车行驶的先决条件,以现有的技术,利用差分GPS技术可以完成无人驾驶汽车的精确定位,基本满足需求。
图2 差分GPS技术原理图四、动态传感避障系统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。
国内外很多无人驾驶汽车研究团队都就是通过分析激光传感器数据进行动态障碍物的检测。
斯坦福大学的自主车“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”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。
在实际应用中,3 维激光传感器因为数据处理工作量较大,存在一个比较小的延时,这在一定程度上降低了无人驾驶汽车对动态障碍物的反应能力,特别就是无人驾驶汽车前方区域的运动障碍物,对其安全行驶构成了很大的威胁;而普通的四线激光传感器虽然数据处理速度较快,但就是探测范围较小,一般在100°～120°之间;另外,单个的传感器在室外复杂环境中也存在着检测准确率不高的现象。
针对这些问题,本文提出一种利用多激光传感器进行动态障碍物检测的方法,采用 3 维激光传感器对无人驾驶汽车周围的障碍物进行检测跟踪,利用卡尔曼滤波器对障碍物的运动状态进行跟踪与预测,对于无人驾驶汽车前方准确性要求较高的扇形区域,采用置信距离理论融合四线激光传感器数据来确定障碍物的运动信息,提高了障碍物运动状态的检测准确率,最终在栅格图上不仅对无人驾驶汽车周围的动、静态障碍物进行区别标示,而且还根据融合结果对动态障碍物的位置进行了延时修正,来消除传感器处理数据延时所带来的位置偏差。
其流程图如图2所示,最终这些信息都显示在人机交互界面上。
图3 动态避障系统的流程结构首先对Veloadyne数据进行栅格化处理得到一张障碍物占用栅格图,对不同时刻的栅格图进行聚类跟踪可以获取障碍物的动态信息,将动态的障碍物从栅格图中删除并存储在动态障碍物列表中,这个删除了动态障碍物占用信息的栅格图也就就是一张静态障碍物栅格图,然后将动态障碍物列表中的动态障碍物信息与Ibeo获取的无人驾驶汽车前方区域内的动态障碍物信息进行同步融合得到一个新的动态障碍物列表,最后将这个新的列表中的动态障碍物合并到静态障碍物栅格图中得到一张动静态障碍物区别标示的栅格图。
障碍物检测模块就是通过分析处理各种激光雷达返回的数据,将这些激光雷达数据进行栅格化处理,投影到512*512的栅格地图中,从而实现对环境中障碍物的检测。
最终,多传感器信息融合与环境建模模块则就是将不同传感器获取的环境信息进行融合、建立道路模型并最终用栅格地图进行表示,这些环境信息包括:标识信息、路面信息、障碍物信息以及定位信息等。
最后,对获得的环境信息信号进行处理,得到一张动态的标志了障碍物的栅格图,从而达到避障的效果,采用融合Velodyne 与Ibeo 信息得到运动目标状态的方式相比于只用Velodyne 处理结果的方式,检测结果的准确率与稳定性都得到了较大的提升。
五、机械视觉机构机械视觉也可以称作为环境感知,就是无人驾驶汽车最重要也就是最复杂的一部分。
无人驾驶车辆的环境感知层的任务就是针对不同的交通环境,对传感器进行合理的配置、融合不同传感器获取的环境信息、对复杂的道路环境建立模型。
无人驾驶系统的环境感知层分为交通标志识别、车道线的检测与识别、车辆检测、道路路沿的检测、障碍物检测以及多传感器信息融合与环境建模等模块。
传感器探测环境信息,只就是将探测的物理量进行了有序排列与存储。
此时计算机并不知道这些数据映射到真实环境中就是什么物理含义。
因此需要通过适当的算法从探测得到的数据中挖掘出我们关注的数据并赋予物理含义,从而达到感知环境的目的。
比如我们在驾驶车辆时眼睛瞧前方,可以从环境中分辨出我们当前行驶的车道线。
若要让机器获取车道线信息,需要摄像头获取环境影像,影像本身并不具备映射到真实环境中的物理含义,此时需要通过算法从该影像中找到能映射到真实车道线的影像部分,赋予其车道线含义。
自动驾驶车辆感知环境的传感器繁多,常用的有:摄像头、激光扫描仪、毫米波雷达以及超声波雷达等。
针对不同的传感器,采用的感知算法会有所区别,跟传感器感知环境的机理就是有关系的。
每一种传感器感知环境的能力与受环境的影响也各不相同。
比如摄像头在物体识别方面有优势,但就是距离信息比较欠缺,基于它的识别算法受天气、光线影响也非常明显。
激光扫描仪及毫米波雷达,能精确测得物体的距离,但就是在识别物体方面远弱于摄像头。
同一种传感器因其规格参数不一样,也会呈现不同的特性。
为了发挥各自传感器的优势,弥补它们的不足,传感器信息融合就是未来的趋势。
事实上,已经有零部件供应商做过此事,比如德尔福开发的摄像头与毫米波雷达组合感知模块已应用到量产车上。
因此本系统设计将多个感知模块结合去识别各种环境实物。
5、1 交通识别模块交通标识识别模块又分为交通标志牌识别与交通信号灯识别。
其中,交通标志牌识别主要由以下几部分组成:(1)图像/视频输入;(二)交通标识检测;(三)交通标识识别;(四)识别结果输出;(五)实验数据库与训练样本数据库。
交通信号灯识别主要由以下几部分组成:(1)图像/视频输入;(2)交通信号灯检测;(3)交通信号灯状态识别;(4)识别结果输出。
交通标识识别模块系统框图如图3与图4所示。
图4 交通标志牌识别系统框图图5 交通信号灯识别系统框5、2 车道线检测与识别模块车道线检测模块就是通过对传感器图像进行车道线检测与提取来获取道路上的车道线位置与方向,通过识别车道线,提供车辆在当前车道中的位置,能够帮助无人车遵守交通规则,为无人驾驶车辆的自主行驶提供导向,提高无人车的行车稳定性。
智能车道线检测与识别模块的处理流程主要就是:对采集的图像进行预处理,主要就是图像的平滑;对图像进行二值化,为了适应光照分布的不均勾,采用了自适应阈值二值化方法;对二值化图像进行分析,得出该路段属于哪种路况;对不同路况运用不同算法进行检测与识别在图像预处理阶段,运用高斯平滑模板对图像进行平滑,去除图像噪声的干扰。