3 无人驾驶汽车环境感知系统中传感器的研究
3.1视觉传感器
视觉传感器在整个环境感知系统中占据了非常重要的地位,相当于无人驾驶汽车的眼睛。它主要用于检测路面的车道线、路边各种标识以及红绿灯等。视觉传感器的优点是价格便宜,可以量产,体积小方便安装在各种地方,可以识别颜色。但是容易受外界环境干扰,比如当天气非常好、光线很强时,由于强光直射有的物体在光线照射下会出现反光的现象,从而使相机过度曝光;当天气不好、光线弱时,有的地方背光或者光线不足,会使得相机曝光不足。这些情况都会影响相机的拍摄质量,影响最终的检测结果。
相机安装的位置也会影响最终检测的结果,当相机安装在车辆外部时,外界的光线、天气情况都会对相机拍摄产生影响。当相机安装在车辆内部时,车窗上的污渍和反光也会影响到拍摄质量。所以,无论相机安装在何处,都要做好防护措施,避免光线对拍摄产生影响。
同时,无人驾驶汽车的运动状态也会对视觉感知系统产生影响。由于传感器是安装在汽车机体上的,其状态会和汽车当前状态保持一致,在加上拍摄帧数有限,当无人驾驶汽车保持较高时速运动时,相机拍摄的图像会模糊,质量也差,没有静态状态下拍摄的清晰。
3.2二维激光雷达
二维激光雷达常与三维激光雷达配合使用,由于三维雷达一般安装的位置较高,往往会出现盲区,而二维雷达就是检测无人驾驶汽车周边的障碍物,解决盲区问题。二维激光雷达通过扫描来测量汽车周边区域内的物体与自身之间的距离以及相对于自身坐标系的角度,而且还可以设置各种不同角度下的分辨率和扫描的频率,这将影响到表达每次输出光束的测量距离的方式。
为了能够及时收取雷达每次测量的数据,一般都会选用网络接口作为雷达与上机位之间的传输方式,首先建立一个IP连接雷达与上机位,雷达通过此连接接收上机位发送的扫描请求,然后雷达再通过网络接口按照人工设定好的频率向上机位传输数据。
3.3三维激光雷达
三维激光雷达是目前无人驾驶汽车中应用最多的一类传感器,它是把很多单线的激光组合在一起形成的,具有非常高的距离、角度和速度分别率、非常强的抗干扰能力等优势,还可以获取三维信息。在无人驾驶汽车中应用三维激光雷达,可以获取更为全面的信息。它的扫描范围在水平方向上为360°,最远检测距离为120 m,可以在除了雨雾等恶劣天气的任何环境下使用。一般来说雷达安装的位置和摆放的姿势都会影响到其检测的范围,所以一般在无人驾驶汽车中,都会把三维激光雷达安装在车顶的位置,这样可检测的范围更广。
4 结束语
无人驾驶汽车的环境感知技术值得我们进行更加深入的研究,环境感知技术在无人驾驶汽车技术研究中占据着非常重要的地位,它的优劣将影响着整个驾驶过程的安全性与稳定性。而且环境感知技术包括的内容非常多,如传感器方面的知识、计算机知识、计算机的图像处理、对图像的理解认知以及传感器与计算机信息相融合的技术等等,需要更多专业人才为之努力,投身科研事业。
虽然直到现在,我国还没有完全实现真正的无人驾驶,但是国家出台了很多对其有利的政策,并且对各个参与研究的学校、研究院、企业进行扶持,无人驾驶汽车的相关技术一直在快速发展中,相信在不久的将来,我国就会实现真正的无人驾驶。