項(xiàng)目一感知傳感器概述情境導(dǎo)入智能汽車(IntelligentVehicle，IV)是指搭載先進(jìn)的車載傳感器控制器執(zhí)行器等裝置并融合人工智能等新技術(shù)，具備復(fù)雜環(huán)境感知、智能決策、自動(dòng)控制等功能，可實(shí)現(xiàn)安全、舒適、節(jié)能、高效行駛的新一代汽車。任務(wù)一

智能駕駛汽車環(huán)境感知傳感器的認(rèn)知及應(yīng)用哪些傳感器可以作為汽車的“眼睛”？各傳感器之間是怎樣共同工作請(qǐng)列出新上市的智能網(wǎng)聯(lián)汽車配置的感知傳感器類型及個(gè)數(shù)。環(huán)境感知傳感器的類型環(huán)境感知傳感器的類型毫米波雷達(dá)的認(rèn)知及應(yīng)用毫米波雷達(dá)，就是工作在毫米波(頻率30-300GHz，波長1-10mm)波段的雷達(dá)，英文名為Radar(RadioDetectionandRanging)，即無線電探測和測距，它可以通過發(fā)射與接收在毫米波頻段的高頻電磁波來探測目標(biāo)，后端信號(hào)處理模塊利用回波信號(hào)計(jì)算出目標(biāo)的距離、速度和角度等信息。毫米波雷達(dá)的認(rèn)知及應(yīng)用功能類型功能簡介盲點(diǎn)檢測(BSD)24GHz監(jiān)測車輛左右側(cè)后方3mx5.5m區(qū)域內(nèi)是否存在障礙車輛當(dāng)出現(xiàn)障礙車輛時(shí),盲區(qū)監(jiān)測報(bào)警燈發(fā)出警報(bào),此時(shí)駕駛員不能執(zhí)行轉(zhuǎn)向動(dòng)作變道輔助(LCA)24GHz監(jiān)測車輛盲區(qū)后方3mx30m的區(qū)域內(nèi)是否存在潛在危險(xiǎn)車輛,通過變道輔助區(qū)域內(nèi)的車輛與自車的相對(duì)速度,計(jì)算碰撞時(shí)間,依據(jù)碰撞時(shí)間警告駕駛員轉(zhuǎn)向時(shí)是否存在危險(xiǎn)前向碰撞預(yù)警系統(tǒng)(FCW)77GHz監(jiān)測前方車輛,判斷本車與前車之間的距離、方位及相對(duì)速度，當(dāng)存在潛在碰撞危險(xiǎn)時(shí)對(duì)駕駛者進(jìn)行警告緊急制動(dòng)(AEB)77GHz在高速公路監(jiān)測前方車輛,當(dāng)判斷存在碰撞風(fēng)險(xiǎn)時(shí),會(huì)首先向司機(jī)發(fā)出警報(bào)。若司機(jī)不做處理,則啟動(dòng)緊急制動(dòng),并同步請(qǐng)求發(fā)動(dòng)機(jī)降低扭矩輸出自適應(yīng)巡航系統(tǒng)(ACC)77GHz在高速公路保持車輛縱向安全行駛,在有碰撞危險(xiǎn)時(shí),車輛會(huì)提示駕駛員并進(jìn)行主動(dòng)制動(dòng)干預(yù)毫米波雷達(dá)的認(rèn)知及應(yīng)用視覺傳感器的認(rèn)知及應(yīng)用視覺傳感器（俗稱：攝像頭）是整個(gè)機(jī)器視覺系統(tǒng)信息的直接來源，它利用光學(xué)元件和成像裝置獲取外部環(huán)境圖像信息，通常用圖像分辨率來描述視覺傳感器的性能，有時(shí)還要配以光投射器及其他輔助設(shè)備。視覺傳感器的認(rèn)知及應(yīng)用功能類型功能簡介車道偏離預(yù)警(LDw)前視前視攝像頭會(huì)時(shí)刻采集行駛車道的標(biāo)識(shí)線,通過圖像處理獲得汽車在當(dāng)前車道中的位置參數(shù),當(dāng)汽車即將偏離車道線時(shí)發(fā)出警報(bào)前向碰撞預(yù)警(FCW)前視通過前視攝像頭來時(shí)刻監(jiān)測前方車輛,判斷本車與前車之間的距離、方位及相對(duì)速度,當(dāng)存在潛在碰撞危險(xiǎn)時(shí)對(duì)駕駛者進(jìn)行警告交通標(biāo)志識(shí)別(TSR)前視、側(cè)視識(shí)別道路兩側(cè)的交通標(biāo)志車道保持輔助(LKA)前視前視攝像頭識(shí)別到車輛可能脫離行駛車道,那么會(huì)通過方向盤的振動(dòng)或者聲音來提請(qǐng)駕駛員注意,并輕微轉(zhuǎn)動(dòng)方向盤修正行駛方向,使車輛處于正確的車道上行人碰撞預(yù)警(PCW)前視前視攝像頭識(shí)別并標(biāo)記前方行人,在有可能發(fā)生碰撞時(shí)及時(shí)發(fā)出警報(bào)盲點(diǎn)檢測(BSD)側(cè)視利用側(cè)視攝像頭,將后視鏡盲區(qū)內(nèi)的影像進(jìn)行顯示全景泊車(SVP)前視、側(cè)視、后視安裝在車身前后左右的攝像頭同時(shí)采集車輛四周的影像,經(jīng)過圖像處理最終形成一幅車輛四周無縫隙的360°全景俯視圖泊車輔助(PA)后視倒車時(shí)在車前顯示器可以顯示車后倒車攝像頭的實(shí)時(shí)視頻影像駕駛員疲勞預(yù)警內(nèi)置安裝在車內(nèi),用于監(jiān)測駕駛員是否過度疲勞視覺傳感器的認(rèn)知及應(yīng)用激光雷達(dá)的認(rèn)知及應(yīng)用激光雷達(dá)Lidar（LightLaserDetectionandRanging）是激光探測及測距系統(tǒng)的簡稱，利用激光束作為發(fā)射光源，采用光電探測技術(shù)，獲得數(shù)據(jù)并生成精準(zhǔn)的數(shù)字工程模型。激光雷達(dá)具有分辨率和靈敏度高、抗觀測背景的干擾性強(qiáng)的特點(diǎn)，能夠?qū)崿F(xiàn)全天時(shí)工作。激光雷達(dá)的認(rèn)知及應(yīng)用功能功能簡介三維環(huán)境感知通過激光掃描可以得到汽車周圍環(huán)境的三維模型,運(yùn)用相關(guān)算法比對(duì)上-幀和下一幀環(huán)境的變化可以較為容易地探測出周圍的車輛和行人,并進(jìn)行障礙物的檢測、分類和跟蹤SLAM加強(qiáng)定位通過掃描得到的點(diǎn)云數(shù)據(jù)實(shí)現(xiàn)同步創(chuàng)建地圖,生成高精地圖車道偏離預(yù)警(LDW)激光雷達(dá)可以檢測汽車行駛前方的車道線標(biāo)識(shí)和潛在的障礙,也可計(jì)算在道路中的位置,如果汽車偏離車道航線,系統(tǒng)發(fā)出警報(bào)行人保護(hù)檢測車輛行駛前方是否有行人,及時(shí)發(fā)出警報(bào)信息,必要時(shí)制動(dòng)自適應(yīng)巡航控制系統(tǒng)的啟停對(duì)周圍環(huán)境的掃描可實(shí)現(xiàn)自動(dòng)駕駛,并可自動(dòng)調(diào)整速度,如有必要,制動(dòng)停行自動(dòng)緊急制動(dòng)檢測車輛行駛前方的所有靜止物體和活動(dòng)物體,并判斷外形,必要時(shí),自動(dòng)緊急制動(dòng)預(yù)碰撞處理通過掃描周圍環(huán)境數(shù)據(jù),不管即將發(fā)生什么樣的碰撞,預(yù)碰撞功能在碰撞前發(fā)生警告交通擁堵輔助針對(duì)城市擁堵路況,能在上下班路上消除車輛頻繁啟停帶來的煩惱激光雷達(dá)的認(rèn)知及應(yīng)用超聲波雷達(dá)的認(rèn)知及應(yīng)用超聲波雷達(dá)利用超聲波的特性在超聲波頻率范圍內(nèi)，發(fā)射40kHz、48kHz和58kHz等的超聲波，通過接收反射后的超聲波探知周圍的障礙物情況，根據(jù)時(shí)間差算出障礙物距離的，其測距精度大約是1~3cm。超聲波雷達(dá)的認(rèn)知及應(yīng)用功能類型功能簡介倒車輔助(PA)UPA超聲波傳感器通常與同控制器和顯示器結(jié)合使用,檢測汽車前后方向障礙物自動(dòng)泊車系統(tǒng)(APS)UPA+APA檢測泊車庫,得到探測距離與時(shí)間的關(guān)系,計(jì)算得到庫位的近似長度。當(dāng)檢測的庫位長度大于汽車泊入所需的最短長度時(shí),則認(rèn)為當(dāng)前空間有車位高速橫向輔助APA探測兩側(cè)后方有無車輛駛近,可自主進(jìn)行左右微調(diào)自動(dòng)代客泊車輔助(AVP)APA+UPA配合攝像頭使用,解決從駕駛員下車點(diǎn)低速(小于20km/h)行駛至庫位旁的問題環(huán)境感知距離傳感器的性能特點(diǎn)應(yīng)用的技術(shù)或性能特點(diǎn)超聲波雷達(dá)攝像頭激光雷達(dá)毫米波雷達(dá)遠(yuǎn)距離探測能力

夜間工作能力

全天候工作能力

受氣候影響

惡劣環(huán)境(煙霧、雨雪)工作能力

溫度穩(wěn)定度

車速測量能力

目標(biāo)識(shí)別能力

避免虛報(bào)警能力

硬件低成本可能性

知識(shí)拓展任務(wù)二智能駕駛汽車多傳感器融合多傳感器融合的定義多傳感器數(shù)據(jù)融合(Multi-sensorInformationFusion，MSIF)，是針對(duì)一個(gè)系統(tǒng)使用多個(gè)(種)傳感器這一特定問題而提出的信息處理方法，可發(fā)揮多個(gè)(種)傳感器的聯(lián)合優(yōu)勢(shì)，消除單一傳感器的局限性。把分布在不同位置的多個(gè)同類或不同類傳感器所提供的數(shù)據(jù)資源加以綜合，利用計(jì)算機(jī)技術(shù)對(duì)其進(jìn)行分析，加以互補(bǔ)，實(shí)現(xiàn)最佳協(xié)同效果，獲得對(duì)被觀測對(duì)象的一致性解釋與描述，提高系統(tǒng)的容錯(cuò)性，從而提高系統(tǒng)決策、規(guī)劃、反應(yīng)的快速性和正確性，使系統(tǒng)獲得更充分的信息。傳感器融合面臨的問題1）信息存在冗余性信息的冗余性是指傳遞的信息被復(fù)雜化，即信息本可以用更簡單的方式表達(dá)，傳遞更少的信息2）信息擁有互補(bǔ)性不同種類的傳感器可以為系統(tǒng)提供不同性質(zhì)的信息，這些信息所描述的對(duì)象是不同的環(huán)境特征，它們彼此之間具有互補(bǔ)性。3）信息處理的及時(shí)性各傳感器的處理過程是相互獨(dú)立，整個(gè)處理過程可以采用并行處理機(jī)制，使系統(tǒng)具有更快的處理速度，從而提供更加及時(shí)的處理結(jié)果。多傳感器融合的車載系統(tǒng)能夠解決單傳感器時(shí)間域的關(guān)聯(lián)問題，以及多傳感空間域上的關(guān)聯(lián)問題：統(tǒng)一的同步時(shí)鐘，可以保證傳感器信息的時(shí)間一致性和正確性；準(zhǔn)確的多傳感器標(biāo)定，可以保證相同時(shí)間下不同傳感器信息的空間一致性，從而能夠確定來源于同一目標(biāo)源的數(shù)據(jù)。多傳感器的融合技術(shù)前融合技術(shù)是指在原始數(shù)據(jù)層面，把所有傳感器的數(shù)據(jù)信息進(jìn)行直接融合，然后再根據(jù)融合后的數(shù)據(jù)信息實(shí)現(xiàn)感知功能，最后輸出一個(gè)結(jié)果層的探測目標(biāo)。多傳感器的融合技術(shù)后融合技術(shù)是指每個(gè)傳感器都獨(dú)立地輸出探測數(shù)據(jù)信息，在對(duì)每個(gè)傳感器的數(shù)據(jù)信息進(jìn)行處理后，再把最后的感知結(jié)果進(jìn)行融合匯總。傳感器融合的方案1)視覺傳感器和毫米波雷達(dá)融合視覺傳感器和毫米波雷達(dá)的融合，采用了目標(biāo)跟蹤法，將目標(biāo)定位在圖像幀中，在其周圍繪制一個(gè)包圍框，使用經(jīng)過訓(xùn)練的深度神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)，利用包圍框的尺寸生成目標(biāo)位置。在智能駕駛場景下，視覺傳感器與毫米波雷達(dá)的融合主要有：原始數(shù)據(jù)級(jí)融合、特征級(jí)別融合、目標(biāo)級(jí)融合。傳感器融合的方案2）激光雷達(dá)和視覺傳感器融合

在無人駕駛應(yīng)用中，激光雷達(dá)是以發(fā)射激光探測目標(biāo)的位置、速度等特征量的雷達(dá)系統(tǒng)。其激光雷達(dá)的分辨率高、精度高，可以獲得極高的角度、距離分辨率，抗有源干擾能力強(qiáng)，獲取的信息量較豐富。但易受環(huán)境影響，在雨、雪和霧霾天氣精度會(huì)下降，并且難以識(shí)別有顏色的交通標(biāo)志和交通標(biāo)志的含義，易受光信號(hào)影響(激光雷達(dá)接收的是光信號(hào))，成本高。

視覺傳感器可進(jìn)行車道檢測、障礙物檢測和交通標(biāo)志的識(shí)別，將視覺傳感器與激光雷達(dá)融合后，對(duì)于汽車前方動(dòng)態(tài)的物體，視覺傳感器能夠判斷出前后兩幀中是否為同一物體或行人，而激光雷達(dá)則可以在得到信息后測算前后兩幀時(shí)間間隔內(nèi)的物體或行人的運(yùn)動(dòng)速度和運(yùn)動(dòng)位移。將視覺傳感器和激光雷達(dá)分別識(shí)別后得到的數(shù)據(jù)源再進(jìn)行融合和標(biāo)定，可以獲得更好的、更加準(zhǔn)確的結(jié)果。傳感器融合的方案傳感器融合的方案3)激光雷達(dá)和毫米波雷達(dá)融合對(duì)于車輛安全來說，最主要的判斷依據(jù)就是兩車之間的相對(duì)距離和相對(duì)速度信息，特別車輛在高速行駛中，如果兩車的距離過近，容易導(dǎo)致追尾事故。毫米波雷達(dá)憑借出色的測距測速能力，被廣泛地應(yīng)用在自適應(yīng)巡航控制(ACC)、前向防撞報(bào)警(FCW)、盲點(diǎn)檢測BSD)輔助停車(PA)、輔助變道(LCA)等汽車ADAS中，它體積小、重量輕、空間分辨率高，其穿透霧、煙、灰塵的能力強(qiáng)，彌補(bǔ)了激光雷達(dá)的不足。但是毫米波探測的距離有限，無法對(duì)障礙物進(jìn)行檢測和分類識(shí)別，但是這正好是激光雷達(dá)的強(qiáng)項(xiàng)，激光雷達(dá)和毫米波雷達(dá)融合可以實(shí)現(xiàn)性能上的互補(bǔ)，降低使用成本。知識(shí)拓展任務(wù)三Apollo開發(fā)平臺(tái)Apollo8.0的安裝Apollo軟件的安裝有軟件包（即deb包）的方式和源碼方式，軟件包安裝