自動駕駛可能算是未來20年高科技王冠上最耀眼的一顆明珠了,所以科技圈有點身份和想法的人都想墊著腳尖夠一夠。想象一下,讓用戶松開方向盤,擺脫駕駛之“苦”,盡享乘坐之“樂”,確實是一幅極具說服力的畫面。但想要“入畫”并不簡單,一個重要的先決條件就是:能夠找到一種代替人眼的傳感技術,在駕駛過程中完成物體探測、分類、交通信號識別、距離和速度判斷等功能,這樣用戶才有信心做個放心的“睜眼兒瞎”,將駕駛權交出去。
目前來看,有三種有望替代駕駛員眼睛的傳感技術:攝像頭、雷達(RADAR)和激光雷達(LiDAR)。
圖1,用于自動駕駛的攝像頭、雷達和LiDAR三種傳感技術比較
光學攝像頭是和人眼成像機理最相似的技術,也是三種技術中唯一一個可以獲取物體顏色、對比度、材質等細節圖像信息的技術,所以在分類識別方面優勢明顯。同時和人眼一樣,攝像頭容易受制于外部環境的影響,天氣好壞、環境光明暗等都會對其性能造成致命影響。再有,光學傳感對于兩個移動物體的相對運動探測有天生的缺陷,所以在速度偵測方面能力較弱。不過,攝像頭有個最大的競爭優勢:成本低。不斷降低的圖像傳感器成本、成熟的嵌入式圖像處理方案,大大拉低了應用門檻,所以很多廠商都將光學攝像頭作為通往ADAS和自動駕駛的敲門磚,預計到2030年車用攝像頭單元的數量將達到4億部,領先其他兩個技術一個數量級。
雷達作為第二種候選傳感技術,它的機理是向空間中發射電磁波,并通過監測反射回波來探測周圍物體的狀態。雷達在汽車中應用的歷史并不短,目前車載雷達包括短距雷達(SRR,0.2~30米)、中距雷達(MRR,30~80米)和長距雷達(LRR,80~200米)三類,其中前兩者因在泊車輔助和盲區探測等方面的應用為人們所熟悉,但近年來LRR開始在ADAS中顯示身手,被應用于自適應巡航(ACC)、自動緊急制動(AEB)、碰撞預警(FCW和BCW)等系統。不過現實中,雷達在一些特殊駕駛情境的偵測和判斷的準確性上仍讓存在問題,如對突然并線插入的車輛的偵測、由于彎道誤判同一車道中前方車輛的距離等等,這也限制了其在自動駕駛中的應用空間。
LiDAR和雷達都是一種主動探測技術,不同的是其發射并由周圍物體反射回來的不是電磁波,而是激光,因此其在探測精度和速度上優勢明顯。LiDAR在汽車上的應用被世人所關注,可以追述到2007年DARPA(美國國防高級研究計劃局)自動駕駛挑戰賽。由于能夠提供360° 度3D視野內全方位的物體探測,LiDAR逐漸成為自動駕駛研究的標配,看著高高架在谷歌和百度們自動駕駛原型車車頂上的LiDAR裝置,總讓人有種“不明覺厲”的趕腳。但是作為車載傳感技術的“新貴”,LiDAR的最大問題是真的有點兒“貴”,有些系統甚至超過了汽車的價格,難以讓人消受。因此目前用固態LiDAR(SSL)取代依靠機械轉動裝置的掃描式LiDAR是一個趨勢,盡管前者的視角(FOV)有限,但是成本低、可靠性能好,更符合消費級汽車應用的“調性”。
圖2,針對ADAS和自動駕駛的三種的傳感器組合
不難看出,目前我們手中的這三個傳感技術,相較于自動駕駛的理想,都難稱完美。因此一個可行的解決方案,就是將三者進行融合,各取所長。由此也催生了“傳感器融合(Sensor Fusion)”技術的發展,就是將不同傳感器收集的數據綜合在一起進行計算和處理,對被測物體的特征、空間位置、運動狀態的信息作出準確的識別和判斷。
但對于自動駕駛來說,能“看見”周圍的環境,這種感知能力似乎還不夠,開發者還通過V2X技術讓汽車具有一種“超視距”的能力。V2X,就是讓汽車與其他汽車或周圍的交通設施建立快速、可靠的無線通信,彼此交互信息,進行判斷和決策。這樣既可以有效克服障礙物造成的“視覺“死角,還可以通過其他聯網的汽車和基礎設施獲取更廣范圍內的交通信息,這時汽車已經不再是一個孤立的個體,而是成為整個智慧交通系統中的一個節點。這時幫用戶看路的,將是整個智能交通CPS(信息物理系統)。如若成真,駕駛員的眼睛,真的可以退休了。
安富利基于NXP i.MX6D開發的ADAS解決方案可以實現盲點監測(BSM)、前方碰撞預警(FCW)、車道偏離報警(LDW)、夜視系統(NVS)、泊車輔助(PA)、行人檢測系統(PDS)、道路信號識別(RSR)、全景攝像頭(SVC),是向最終的自動駕駛邁出的堅實的一步。
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原文標題:松開方向盤,做個自由的“睜眼兒瞎”!
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