自动驾驶汽车如何识别障碍物,这5种硬件让车辆感知世界

发布时间:2023-08-10  

想要让汽车拥有自动驾驶能力,就需要和人一样,能够知道自己当前的位置,还可以眼观六路耳听八方,随时观察判断周围环境,随时应对突发状况。因此自动驾驶汽车需要依靠两个系统:定位系统和障碍物检测跟踪系统,这两样需要硬件和软件的配合,具体如何识别障碍物?靠谱吗?下面我们来详细分析。




自动驾驶的原理,识别障碍物的四大硬件


超声波雷达:这种雷达是普通汽车上最常见的装备,一般布置于前后保险杠,可以清晰分辨,超声波雷达向外发出超声波,用接收器接收反射回来的超声波,通过时间差来测算距离。作为声波,探测距离越短,精度就越高,因此常用于倒车雷达,探测距离在0.1-3米之间,是自动泊车等功能的必备硬件。缺点是车速较快时误差大,无法远距离传播信号,因此需要其他雷达的配合。




毫米波雷达:顾名思义,这种雷达通过毫米波段的电波,从车辆发出电波,如果遇到障碍物,就会返回回波,可以测量障碍物的实时距离、相对速度和方向等。车辆一般采用的是是76GHz波段的电波和24GHz波段的电波,相比超声波,毫米波雷达通常安装在车头位置,电动车隐藏在传统进气格栅的位置,燃油车则安装在车标内,毫米波的探测距离可以达到200米,优点是可以穿透烟雾等,但在雨雾天气中会有衰减。




激光雷达:一般车型只有前面两种雷达,但随着自动驾驶技术的深层次开发,激光雷达被越来越多的车型使用,原理是发射激光束探测目标的方位、高度、速度、姿态、甚至形状等,光速远快于前面两者,因此精度极高,车辆高速行驶中也可以洞悉周围的环境,实时建立一个3D的图像,缺点则是成本高。







摄像头:雷达是一种仿生学技术,利用了蝙蝠在黑暗环境中捕猎的技能,优缺点明显,可以识别障碍物的实时距离,但缺乏对色彩的渲染,周围世界白茫茫一片,要准确识别路上的物体,比如交通路牌、限速标志、车道辅助线等,就需要摄像头,就像人拥有了眼睛,雷达和摄像头互补,会建立完整的立体画面。




芯片:有了感知能力,一个处理这些信息的大脑必不可少,芯片的算力代表着处理数据的速度和能力,因此越高阶的驾驶辅助,需要算力更高的芯片。




识别障碍物的软件


有了硬件,就需要厂家开发软件,软件就像人的行为逻辑,如果你看到前方100米有障碍物,但自信满满,想着到20米再刹车,但可能为时已晚;或者前方车辆龟速行驶,要不要变道,何时变道;抑或高速行驶,前方施工,如何变道等,软件涉及车载系统、感知、规划、控制算法、驱动软件、功能安全等。




可靠性分析,发生事故前的保障--反应层组件


反应层组件的任务是扫描环境,检测到前方有障碍时让车辆停下来。车辆不能遇到障碍就急忙刹停,这样只会扰乱交通,需要根据情况识别,但这恰恰是最容易出事的阶段,一些车辆没有激光雷达,比如特斯拉,坚持不用激光雷达,更看重高像素的广角相机,感知世界,但相机就像人眼,在黑暗环境中识别能力差,或当太阳直接照射时会产生眩光,恶劣天气也会看不清路,一般相机通过识别车道白线行驶,在辅助线磨损或者前方施工占道的情况下,车辆就难以判断,发生事故。




拥有激光雷达的车辆可以高精度测量物体的大小和距离,但在识别远处物体时效果不佳,比如车机需要跟踪已识别对象的运动,然后将其分类,例如车辆或行人,以及小动物等。车辆很少突然改变方向,而行人后者小动物则可以能随机改变方向,物体的随机移动让车机很难智能判断。




选车侦探观点:自动驾驶车辆会跟踪数十个、有时甚至数百个周围物体,不断评估它们的意图。芯片就像大脑,要随时处理这些复杂的数据,是一项艰巨的任务。目前的技术仍然没有达到完全可以交给车辆,让其自动行驶的程度,危险无处不在,开启智能辅助驾驶后仍需准备随时接管车辆,你觉得目前谁家的智能驾驶最先进?欢迎讨论。


文章来源于:电子工程世界    原文链接
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