文 献 综 述
摘要:车载环境感知系统通过传感器采集车辆所需要的信息,包括道路环境里各类标识信息、障碍信息及道路结构信息,为车辆的安全行驶提供可靠的决策依据,是实现驾驶辅助或无人安全行驶的前提。本文简要介绍车载感知系统可用传感器的性能特点、适用场合以及发展现状,以便后续进行商用车车载感知系统的选型和匹配设计。
关键词:车载感知系统 激光雷达 毫米波雷达 视觉传感器
引言
美国高速公路安全管理局将智能汽车定义为以下五个层次:完全无智能化的层次;具有特殊功能的智能化(车辆通过警告的方式反馈驾驶者执行操作,避免车祸的发生);具有多项功能的智能化;智能化汽车的第四个阶段是有限制条件下的无人驾驶;眼下我们能够看到的最远的那个阶段,全工况下的无人驾驶。在汽车智能化的各个阶段,车辆的智能化视觉系统都是最为重要的环节。感知系统分为主动系统(主动系统:通过接受自己发出信号经反射得到反馈信号,探测目标体)和被动系统(接受自然发出的信号)两种,两种系统各有利弊,将两种系统充分融合才能最大程度上提升性能。LiDAR(Light Detection and Ranging)是激光探测及测距系统的简称,也称 Laser Radar或 LADAR(Laser Detection and Ranging)。通过光在空气中的传播时间来丈量发射器到目标 障碍物的距离。此外,我们利用目标物表面材质不同的特性,以此通过光在表面反射强度的不同来检测环境及气候变化。按照探测的原理、探测方法不同可以分为米散射、瑞利散射、多普勒、荧光、布里渊散射等激光雷达。
机器视觉则是一种综合性技术,其在智能汽车上的关键 就是激光探测技(LiDAR)。此外,除了光学上的技术,它仍要求图像处理、机械工程技术、控制、计算机技术和模拟与数字视频技术的结合。由于将机器代替人,它拥有更高的灵活性,有着更广阔的潜在价值。同时在大批量重复性工业生产过程中,效率和自动化程度也可以通过机器视觉检测的方法大大的提高。
国内外研究现状及发展趋势
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- 无人车的国外现状及发展趋势
20世纪中期无人驾驶车辆的相关研究还处于起步阶段,出现了以电缆或磁诱导为主的无人驾驶车辆。与此同时美国开展RCA项目旨在开发更为先进的无人驾驶车辆。英国道路交通研究所等也都相继加入研发行列。自1980年起,美国、英国、法国、德国、俄国、日本等先后制定并开展自己的研究计划,并着手为军方研发地面无人系统平台,研究成果颇丰。针对无人侦察越野方面,美国研发了Autonomous Land Vehicle。德国Munich联邦国防大学也进行无人驾驶车辆方面的研发。90年代机器视觉技术逐渐应用在无人驾驶车辆上。欧州PROMETHEUS项目、意大利Parma大学等机构在机器视觉应用在无人驾驶车辆方面取得突破进展。由美国国防高级研究计划局(DARPA)负责实施的DEMO项目,成功研发出多辆无人驾驶实验车,并能自主导航。
2000年后,在军事领域美国致力于开发无人战场系统开发,同时研发智能汽车设备旨在抢占汽车电子市场,将无人驾驶车辆的发展推向了高潮。美国军方在DEMO计划完成以后,将研究重点转移到军事无人系统方面,旨在在未来战场中实现无人化,主要研制地面机器人,目标是以机器人代替人执行危险任务及恶劣环境的探索,并为战场提供新的战斗力。其研发Hunter-Kille:系统预期到2020年左右能够实现自主求生、自主修复、互联、多栖式等功能。
2010年,德国成功研发了无人驾驶出租车,乘客可以通过手机定位寻找无人驾驶车辆。该无人驾驶车辆采用线控技术进行控制。
2012年,Google宣布,Google无人驾驶汽车目前己成功上路行驶48万公里Google无人驾驶汽车搭载64线激光雷达探测障碍物,通过分布在车身上的四个雷达探测周围环境,挡风玻璃下装有摄像头用于识别交通信号灯及交通标志,通过全球定位系统及惯性导航确定车辆位置。目前,Google无人驾驶汽车己经在美国多个州进行测试。
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