項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、自動控制等功能，可實現(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)，后端信號處理模塊利用回波信號計算出目標(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,盲區(qū)監(jiān)測報警燈發(fā)出警報,此時駕駛員不能執(zhí)行轉(zhuǎn)向動作變道輔助(LCA)24GHz監(jiān)測車輛盲區(qū)后方3mx30m的區(qū)域內(nèi)是否存在潛在危險車輛,通過變道輔助區(qū)域內(nèi)的車輛與自車的相對速度,計算碰撞時間,依據(jù)碰撞時間警告駕駛員轉(zhuǎn)向時是否存在危險前向碰撞預(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、方位及相對速度，當(dāng)存在潛在碰撞危險時對駕駛者進(jìn)行警告緊急制動(AEB)77GHz在高速公路監(jiān)測前方車輛,當(dāng)判斷存在碰撞風(fēng)險時,會首先向司機(jī)發(fā)出警報。若司機(jī)不做處理,則啟動緊急制動,并同步請求發(fā)動機(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,在有碰撞危險時,車輛會提示駕駛員并進(jìn)行主動制動干預(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)前視前視攝像頭會時刻采集行駛車道的標(biāo)識線,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發(fā)出警報前向碰撞預(yù)警(FCW)前視通過前視攝像頭來時刻監(jiān)測前方車輛,判斷本車與前車之間的距離、方位及相對速度,當(dāng)存在潛在碰撞危險時對駕駛者進(jìn)行警告交通標(biāo)志識別(TSR)前視、側(cè)視識別道路兩側(cè)的交通標(biāo)志車道保持輔助(LKA)前視前視攝像頭識別到車輛可能脫離行駛車道,那么會通過方向盤的振動或者聲音來提請駕駛員注意,并輕微轉(zhuǎn)動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)前視前視攝像頭識別并標(biāo)記前方行人,在有可能發(fā)生碰撞時及時發(fā)出警報盲點檢測(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)后視倒車時在車前顯示器可以顯示車后倒車攝像頭的實時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的特點，能夠?qū)崿F(xiàn)全天時工作。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,運用相關(guān)算法比對上-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加強定位通過掃描得到的點云數(shù)據(jù)實現(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)識和潛在的障礙,也可計算在道路中的位置,如果汽車偏離車道航線,系統(tǒng)發(fā)出警報行人保護(hù)檢測車輛行駛前方是否有行人,及時發(fā)出警報信息,必要時制動自適應(yīng)巡航控制系統(tǒng)的啟停對周圍環(huán)境的掃描可實現(xiàn)自動駕駛,并可自動調(diào)整速度,如有必要,制動停行自動緊急制動檢測車輛行駛前方的所有靜止物體和活動物體,并判斷外形,必要時,自動緊急制動預(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泊車系統(tǒng)(APS)UPA+APA檢測泊車庫,得到探測距離與時間的關(guān)系,計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,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應(yīng)用的技術(shù)或性能特點超聲波雷達(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)識別能力

避免虛報警能力

硬件低成本可能性

知識拓展任務(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)，是針對一個系統(tǒng)使用多個(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(種)傳感器的聯(lián)合優(yōu)勢，消除單一傳感器的局限性。把分布在不同位置的多個同類或不同類傳感器所提供的數(shù)據(jù)資源加以綜合，利用計算機(jī)技術(shù)對其進(jìn)行分析，加以互補，實現(xiàn)最佳協(xié)同效果，獲得對被觀測對象的一致性解釋與描述，提高系統(tǒng)的容錯性，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象是不同的環(huán)境特征，它們彼此之間具有互補性。3）信息處理的及時性各傳感器的處理過程是相互獨立，整個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)一的同步時鐘，可以保證傳感器信息的時間一致性和正確性；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)信息實現(xiàn)感知功能，最后輸出一個結(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)是指每個傳感器都獨立地輸出探測數(shù)據(jù)信息，在對每個傳感器的數(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)級融合、特征級別融合、目標(biāo)級融合。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，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下降，并且難以識別有顏色的交通標(biāo)志和交通標(biāo)志的含義，易受光信號影響(激光雷達(dá)接收的是光信號)，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)志的識別，將視覺傳感器與激光雷達(dá)融合后，對于汽車前方動態(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間間隔內(nèi)的物體或行人的運動速度和運動位移。將視覺傳感器和激光雷達(dá)分別識別后得到的數(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距離和相對速度信息，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)、前向防撞報警(FCW)、盲點檢測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，彌補了激光雷達(dá)的不足。但是毫米波探測的距離有限，無法對障礙物進(jìn)行檢測和分類識別，但是這正好是激光雷達(dá)的強項，激光雷達(dá)和毫米波雷達(dá)融合可以實現(xiàn)性能上的互補，降低使用成本。知識拓展任務(wù)三Apollo開發(fā)平臺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，軟件包安裝方式不需要編譯，更加快捷，但是對環(huán)境的支持比較單一；源碼安裝方式可在自定義環(huán)境內(nèi)安裝。具體安裝方式可參閱下方鏈接中的安裝說明：/community/Apollo-HomeDocument/Apollo_Doc_CN_8_0?docApollo8.0的平臺架構(gòu)感知模塊的作用感知模塊數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)解析感知模塊數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)解析感知模塊數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)解析感知模塊數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)解析感知模塊數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)解析感知模塊數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)解析感知模塊數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)解析謝謝項目二毫米波雷達(dá)的裝配與調(diào)試學(xué)習(xí)目標(biāo)【素質(zhì)目標(biāo)】1.形成團(tuán)結(jié)協(xié)作的意識；2.養(yǎng)成創(chuàng)新意識和自主創(chuàng)新能力；3.養(yǎng)成精益求精、一絲不茍的工匠精神；4.養(yǎng)成吃苦耐苦、勤奮努力的勞動精神；5.形成弘揚正能量的社會主義核心價值觀?！局R目標(biāo)】1.熟悉毫米波雷達(dá)的組成、分類及特點；2.熟悉毫米波雷達(dá)的測距原理；3.掌握毫米波雷達(dá)選型原則及裝配方法；4.掌握毫米波雷達(dá)外參標(biāo)定的方法；5.掌握毫米波雷達(dá)障礙物檢測及識別的方法及基本流程；6.了解毫米波雷達(dá)在智能網(wǎng)聯(lián)汽車的應(yīng)用；7.了解毫米波雷達(dá)的技術(shù)參數(shù)?！灸芰δ繕?biāo)】1.能正確完成毫米波雷達(dá)的選型和裝配，能正確診斷和排除裝調(diào)常見故障；2.能正確完成毫米波雷達(dá)外參標(biāo)定，并能夠讀取毫米波雷達(dá)數(shù)據(jù)；3.能正確完成毫米波雷達(dá)障礙物檢測及識別，并能診斷和排除常見故障；任務(wù)一毫米波雷達(dá)的認(rèn)識與裝配知識2-1-1毫米波雷達(dá)定義毫米波是指30～300GHz頻段(波長為1～10mm)的電磁波。毫米波的波長介于厘米波和光波之間，因此毫米波兼有微波制導(dǎo)和光電制導(dǎo)的優(yōu)點。毫米波雷達(dá)，是工作在毫米波波段（millimeterwave）探測的雷達(dá)。毫米波的波長短、頻率寬，易實現(xiàn)窄波束，分辨率高，不易受干擾。常用的毫米波雷達(dá)樣式如圖2-1-1所示。車載毫米波雷達(dá)的研究始于20世紀(jì)60年代，由于激光雷達(dá)的成本居高不下和數(shù)字信號處理技術(shù)的發(fā)展，毫米波雷達(dá)的研究一直得到重視，德國ADC公司最先研究出76.5GHz的ASR100雷達(dá)，采用機(jī)械掃描天線；日本以豐田為首的三家公司聯(lián)合研制了世界公認(rèn)的第一款相控陣?yán)走_(dá)，能夠?qū)?～150m范圍內(nèi)的物體進(jìn)行測試。目前，世界各國對車載毫米波雷達(dá)分配的頻段各有不同，主要有24GHz、60GHz、77GHz、79GHz幾個頻段?，F(xiàn)階段各國對毫米波在智能汽車上的應(yīng)用以24GHz近距離雷達(dá)和77GHz遠(yuǎn)距離雷達(dá)組合的形式出現(xiàn)。如圖2-1-2所示，24GHz主要負(fù)責(zé)近距離探測，應(yīng)用于盲點監(jiān)測系統(tǒng)和碰撞預(yù)警系統(tǒng)等；77GHz主要負(fù)責(zé)遠(yuǎn)距離探測，應(yīng)用于自適應(yīng)巡航系統(tǒng)、自動緊急制動系統(tǒng)和前碰撞預(yù)警系統(tǒng)等。圖2-1-1常見的毫米波雷達(dá)樣式任務(wù)一毫米波雷達(dá)的認(rèn)識與裝配知識2-1-2毫米波雷達(dá)組成毫米波雷達(dá)主要由外殼、天線、收發(fā)模塊、信號處理模塊等組成，如圖2-1-2所示。圖2-1-2毫米波雷達(dá)組成任務(wù)一毫米波雷達(dá)的認(rèn)識與裝配（1）天線

主要用于發(fā)射和接收毫米波，由于毫米波波長只有幾個毫米，而天線長度為波長1/4時，天線的發(fā)射和接收轉(zhuǎn)換效率最高，因此天線尺寸可以做的很小，同時還可以使用多根天線來構(gòu)成陣列。目前主流天線方案是采用微帶陣列，即在印刷電路PCB板上，鋪上微帶線，形成“微帶貼片天線”，以滿足低成本和小體積的需求。如圖2-1-3所示。（2）收發(fā)模塊收發(fā)模塊是毫米波雷達(dá)的核心部分，主要負(fù)責(zé)毫米波信號的調(diào)制、發(fā)射、接收以及回波信號的解調(diào)。包含了放大器、振蕩器、開關(guān)、混頻器等多個電子元器件，常采用單片微波集成電路（MonolithicMicrowaveIntegratedCircuit，MMIC），也稱為前端收發(fā)組件MMIC，屬于半導(dǎo)體集成電路的一種技術(shù)，能降低系統(tǒng)尺寸、功率和成本，還能嵌入更多的功能。如圖2-1-4所示。（3）信號處理模塊通過芯片嵌入不同的算法，對信號進(jìn)行處理，實現(xiàn)對探測目標(biāo)的分類識別，并利用回波信號計算出目標(biāo)的距離、速度和角度等信息。

圖2-1-3帶毫米波雷達(dá)天線的PCB板圖2-1-4包含收發(fā)模塊和信號處理模塊的電路板任務(wù)一毫米波雷達(dá)的認(rèn)識與裝配知識2-1-3毫米波雷達(dá)特點毫米波的頻率介于微波和紅外線之間，因此兼有這兩種波譜的優(yōu)點，同時具有自己的特性：（1）探測距離遠(yuǎn)。毫米波相對于激光和紅外線，對水滴、塵埃和煙霧的穿透能力更強，在目前的智能汽車上使用的環(huán)境感知雷達(dá)中，毫米波雷達(dá)幾乎是唯一可以全天候工作的。車載毫米波雷達(dá)的探測距離一般為150~200m，有些甚至能夠達(dá)到300m，能夠滿足高速行駛環(huán)境下對較大距離范圍的環(huán)境監(jiān)測需要。（2）探測性能好。毫米波波長為1~10mm，毫米波的頻率介于紅外波和厘米波之間，而周圍噪聲和干擾處于中低頻區(qū)，基本上不會影響毫米波雷達(dá)的正常運行。所以既能像厘米波一樣在全天候環(huán)境使用，抗干擾能力強，不受物體表面形狀、顏色的干擾；又能像紅外波一樣具有高分辨率，可以分辨距離更近的小目標(biāo)。（3）探測穩(wěn)定、速度快。毫米波雷達(dá)傳播速度與光速一樣，可以快速地測量出目標(biāo)的距離、速度和角度等信息。毫米波具有很強的穿透能力，在雨、雪、大霧等惡劣天氣依然可以正常工作。與微波相比，具有體積小、質(zhì)量輕和分辨率高的優(yōu)點。任務(wù)一毫米波雷達(dá)的認(rèn)識與裝配知識2-1-4毫米波雷達(dá)的測距原理車載毫米波雷達(dá)通過天線向外發(fā)射毫米波，再接收目標(biāo)反射信號，根據(jù)接收的時間差測得目標(biāo)的位置數(shù)據(jù)和相對距離。經(jīng)處理后快速準(zhǔn)確地獲取汽車車身周圍的物理環(huán)境信息（如汽車與其他物體之間的相對距離、相對速度、角度、運動方向等），然后根據(jù)所探知的物體信息進(jìn)行目標(biāo)追蹤和識別分類，進(jìn)而結(jié)合車身動態(tài)信息進(jìn)行數(shù)據(jù)融合，最終通過中央處理單元（ECU）進(jìn)行智能處理。經(jīng)合理決策后，以聲、光及觸覺等多種方式告知或警告駕駛員，或及時對汽車做出主動干預(yù)，從而保證駕駛過程的安全性和舒適性，減少事故發(fā)生概率。毫米波雷達(dá)系統(tǒng)工作原理框圖如圖2-1-5所示。圖2-1-5毫米波雷達(dá)的測距原理（1）毫米波雷達(dá)脈沖波方式測量原理任務(wù)一毫米波雷達(dá)的認(rèn)識與裝配任務(wù)一毫米波雷達(dá)的認(rèn)識與裝配毫米波雷達(dá)測量障礙物的角度是通過處理多個接收天線收到的信號時延來實現(xiàn)的。多普勒測角度原理如圖所示，振蕩器TX發(fā)出的發(fā)射波頻率為fo，遇到“目標(biāo)”返回，回波頻移為fb并分別被兩個接收線RX1、RX2收到。由于回波的路徑不同，RX1、RX2的回波信號有時間差，根據(jù)時間差可計算出角度。任務(wù)一毫米波雷達(dá)的認(rèn)識與裝配（2）毫米波雷達(dá)調(diào)頻連續(xù)波方式測量原理采用調(diào)頻連續(xù)波方式的毫米波雷達(dá)結(jié)構(gòu)簡單，體積小，可以同時得到目標(biāo)的相對距離和相對速度。它的基本原理是當(dāng)發(fā)射的連續(xù)調(diào)頻信號遇到前方目標(biāo)時，會產(chǎn)生與發(fā)射信號有一定延時的回波，再通過雷達(dá)的混頻器進(jìn)行混頻處理，而混頻后的結(jié)果與目標(biāo)的相對距離和相對速度有關(guān)。毫米波雷達(dá)測距和測速的計算公式為：

（2-8）

任務(wù)一毫米波雷達(dá)的認(rèn)識與裝配知識2-1-5毫米波雷達(dá)的分類毫米波雷達(dá)根據(jù)不同的分類原則可以有不同的分類方式，如圖2-1-10所示。圖2-1-10毫米波雷達(dá)分類（1）按工作原理進(jìn)行分類毫米波雷達(dá)按照工作原理的不同可分為脈沖式毫米波雷達(dá)與調(diào)頻式連續(xù)毫米波雷達(dá)兩類。脈沖式毫米波雷達(dá)通過發(fā)射信號與接收信號之間的時間差來計算距離；調(diào)頻式連續(xù)毫米波雷達(dá)是利用多普勒效應(yīng)測量不同目標(biāo)的距離和速度。（2）按有效探測范圍進(jìn)行分類根據(jù)毫米波雷達(dá)的有效探測范圍，車載毫米波雷達(dá)可分為長距離雷達(dá)（LRR）、中距離雷達(dá)（MRR）和短距離雷達(dá)（SRR），如圖2-1-11所示。a圖中L3級自動駕駛樣車車身周圍布置了2枚長距毫米波雷達(dá)和4枚中距毫米波雷達(dá)，可實現(xiàn)車身360°環(huán)境感知范圍覆蓋。毫米波雷達(dá)系統(tǒng)整車布置方案及探測范圍如圖2-1-11所示。任務(wù)一毫米波雷達(dá)的認(rèn)識與裝配任務(wù)一毫米波雷達(dá)的認(rèn)識與裝配（3）按頻段分布上來看從毫米波雷達(dá)的頻段分布上來看，應(yīng)用在智能網(wǎng)聯(lián)汽車領(lǐng)域的毫米波雷達(dá)主要有2個頻段，分別是24GHz，77GHz，如圖2-1-12所示。不同頻段的毫米波雷達(dá)有著不同的性能。個別車企應(yīng)用79GHz，但目前國內(nèi)沒有開放此頻段。不同的頻段，距離分辨率和精度也不同，一般來說，頻率越高分辨率和精度也越高。例如，24GHz毫米波雷達(dá)的距離分辨率為75cm，而77GHz毫米波雷達(dá)則提高到4cm，可以更好地探測多個彼此靠近的目標(biāo)。24GH頻段：如圖2-1-13所示，

24.0GHz到24.25GHz，窄帶帶寬

250MHz，波長大于1cm，嚴(yán)格來講屬于厘米波雷達(dá)。主要用于中短距離雷達(dá)，探測距離大約在

50~70米，實現(xiàn)盲點監(jiān)測（BSD）、換道輔助（LCA）、自動泊車輔助（PA）等功能，主要用作側(cè)向雷達(dá)，用于監(jiān)測車輛后方及兩側(cè)車道是否有障礙物，是否可以變道。77GHz頻段：如圖所示，76-77GHz頻段主要用于長距離雷達(dá)，探測距離大約在150~280米，實現(xiàn)如自適應(yīng)巡航（ACC）、前碰撞預(yù)警（FCW）、高級緊急制動（AEB）等功能。77GHz毫米波相較于24GHz毫米波的波長更短，只有3.9mm。頻率越高，波長越短，分辨率、精準(zhǔn)度就越高。因此，精度更高的77GHz毫米波雷達(dá)正努力成為汽車領(lǐng)域主流傳感器。以自適應(yīng)巡航控制（ACC）為例，當(dāng)車速大于25km/h時，ACC才會起作用，而當(dāng)車速降低到25km/h以下時，就需要進(jìn)行人工控制。當(dāng)將所用雷達(dá)升級到77GHz毫米波雷達(dá)后，與24GHz毫米波雷達(dá)系統(tǒng)相比，識別率提高了3倍，速度和實測值、距離精度提高3～5倍，對前車距離的監(jiān)測更為準(zhǔn)確、快速。并且該頻段有等效同性各向輻射功率的優(yōu)勢，同時滿足高傳輸功率和寬工作帶寬，可以同時做到長距離探測和高距離分辨率。主要用作前向雷達(dá)，裝在保險杠的位置，探測本車與前車的相對距離和相對速度。

圖2-1-1477GHz毫米波雷達(dá)應(yīng)用頻段和探測區(qū)域示意圖任務(wù)一毫米波雷達(dá)的認(rèn)識與裝配知識2-1-6毫米波雷達(dá)性能指標(biāo)毫米波雷達(dá)的工作原理和分類想必大家都已經(jīng)掌握，那么在工作項目中如何選擇合適的毫米波雷達(dá)呢？熟悉毫米波雷達(dá)的性能指標(biāo)，有助于幫助我們做出有效的綜合評價，從而確定毫米波雷達(dá)的選型方案。

毫米波雷達(dá)的性能指標(biāo)取決于發(fā)射信號的選擇，主要有以下參數(shù)指標(biāo)。1、距離距離精度：用于描述雷達(dá)對單個目標(biāo)距離參數(shù)估計的準(zhǔn)確度，它是由回波信號的信噪比SNR決定的。FMCW雷達(dá)的有效噪聲帶寬與其調(diào)頻時間成反比，調(diào)頻時間越長，有效噪聲帶寬越低，分辨率越高。最大探測距離：最大探測距離是指毫米波雷達(dá)所能檢測目標(biāo)的最大距離，不同的毫米波雷達(dá)，最大探測距離是不同的。距離分辨率：表示距離方向分辨兩個目標(biāo)的能力，即多個目標(biāo)被雷達(dá)區(qū)分出來的最小距離，主要由信號的帶寬決定的，chirp信號帶寬的增加，距離分辨率隨之提高。2、速度最大探測速度：能夠探測到障礙物的最大相對速度。速度分辨率：速度分辨率隨著幀持續(xù)時間的增加而提高。任務(wù)一毫米波雷達(dá)的認(rèn)識與裝配3、角度視場角：視場角分為水平視場角和垂直視場角，是指毫米波雷達(dá)能夠探測的角度范圍。水平范圍一般為±60°，垂直視角一般為±15°。

角精度：表示測量單目標(biāo)的角度測量精度。用于描述雷達(dá)對單個目標(biāo)方位角估計的準(zhǔn)確度。單目標(biāo)的角度變化時，可探測的最小絕對變化角度值。最大探測目標(biāo)數(shù)：最大能夠探測的目標(biāo)數(shù)量，一般為24-32個。角度分辨率：取決于雷達(dá)的工作波長和天線口徑尺寸和TX/RX天線的數(shù)量。角度分辨率表示在角度維分離相同距離、速度目標(biāo)的能力。雷達(dá)的角度分辨率一般較低，在實際情況下，由于距離、速度分辨率較高，因此目標(biāo)般可以在距離和速度維區(qū)分開。任務(wù)一毫米波雷達(dá)的認(rèn)識與裝配任務(wù)一毫米波雷達(dá)的認(rèn)識與裝配知識4-1-7毫米波雷達(dá)的應(yīng)用毫米波雷達(dá)具有體積小，縱向目標(biāo)探測距離與速度探測能力強、對于靜態(tài)和動態(tài)目標(biāo)均能作出高精度測量以及全天候、不論晝夜，穿透能力強，不受天氣狀況限制等特點，已被廣泛應(yīng)用于汽車領(lǐng)域，包括從安全到舒適性能的各個方面，例如盲點檢測、換道輔助、自動巡航控制和停車輔助等。為滿足不同探測距離的需要，智能網(wǎng)聯(lián)汽車上往往會安裝多個毫米波雷達(dá)，不同探測距離的毫米波雷達(dá)在車輛前方、側(cè)方和后方發(fā)揮著不同的作用，如圖2-1-15所示，在高級輔助駕駛系統(tǒng)（ADAS）中，實現(xiàn)自適應(yīng)巡航，需要安裝3個毫米波雷達(dá)，車輛前部中間安裝77GHz的長距離毫米波雷達(dá)，探測距離150-250m，角度約10°，車輛前部兩側(cè)各安裝1個近距離毫米波雷達(dá)，探測距離50-70m，角度約30°任務(wù)一毫米波雷達(dá)的認(rèn)識與裝配知識2-1-8毫米波雷達(dá)的安裝要求及注意事項1.安裝位置與功能毫米波雷達(dá)安裝位置主要有車輛的前方、后方和側(cè)方。具體如圖2-1-17所示。

①主要用于前向自動緊急制動系統(tǒng)（AEB）；

②③主要用于十字交叉路口碰撞預(yù)警；

④⑤主要用于兩側(cè)縱向碰撞預(yù)警/盲區(qū)監(jiān)測/會車過程監(jiān)控；

⑥主要用于后向AEB；

⑦⑧主要用于側(cè)后向盲區(qū)監(jiān)控/并線輔助。2.毫米波雷達(dá)安裝要求正向毫米波雷達(dá)一般布置在車輛中軸線，外露或隱藏在保險杠內(nèi)部。雷達(dá)波束的中心平面要求與路面基本平行，考慮雷達(dá)系統(tǒng)誤差、結(jié)構(gòu)安裝誤差、車輛載荷變化后，需保證與路面夾角的最大偏差不超過5°。另外，在某些特殊情況下，正向毫米波雷達(dá)無法布置在車輛中軸線上時，允許正Y向最大偏置距離為300mm，偏置距離過大會影響雷達(dá)的有效探測范圍。側(cè)向毫米波雷達(dá)在車輛四角呈左右對稱布置，前側(cè)向毫米波雷達(dá)與車輛行駛方向呈45°夾角，后側(cè)向毫米波雷達(dá)與車輛行駛方向呈30°夾角，雷達(dá)波束的中心平面與路面基本平行，角度最大偏差仍需控制在5°以內(nèi)。

毫米波雷達(dá)在z方向探測角度一般只有±5°，雷達(dá)安裝高度太高會導(dǎo)致下盲區(qū)增大，太低又會導(dǎo)致雷達(dá)波束射向地面，地面反射帶來雜波干擾，影響雷達(dá)的判斷。因此，毫米波雷達(dá)的布置高度（即地面到雷達(dá)模塊中心點的距離），一般建議在500（滿載狀態(tài)）～800mm（空載狀態(tài)）之間任務(wù)一毫米波雷達(dá)的認(rèn)識與裝配毫米波雷達(dá)在安裝時，車輛應(yīng)保持水平，避免傾斜，如圖2-1-19所示，再使用角度尺等工具確保毫米波雷達(dá)的水平角、俯仰角、橫擺角均應(yīng)小于0.5°。圖2-1-19毫米波雷達(dá)的安裝角度毫米波雷達(dá)安裝原則（外置安裝）：①安裝時盡量遠(yuǎn)離車身內(nèi)的信號天線；②安裝時遠(yuǎn)離大的用電設(shè)備頻繁啟動的位置；③天線面朝外（正方向），接插件口沖著駕駛員；④毫米波雷達(dá)安裝不支持熱插拔，如果系統(tǒng)內(nèi)部檢測發(fā)現(xiàn)錯誤，可能會導(dǎo)致雷達(dá)功能不正常，甚至導(dǎo)致雷達(dá)重啟；⑤確保不會造成固定位置的變形，擰緊力矩不能超過7N·m；⑥禁止在雷達(dá)天線面打膠。毫米波雷達(dá)安裝原則（內(nèi)置安裝）：①第二發(fā)射面尺寸大于雷達(dá)發(fā)射角度；②保險杠材料必須是電解質(zhì)傳導(dǎo)系數(shù)很小的材料，減小對雷達(dá)波束的扭曲和衰減，不能有金屬或金屬材料涂層；③選擇曲面光滑的區(qū)域，避開拐角或厚度變化的區(qū)域；④保險杠厚度是毫米波雷達(dá)波長一半的整數(shù)倍

任務(wù)一毫米波雷達(dá)的認(rèn)識與裝配序號定義范圍線纜顏色1CAN_H-58~58VDC黃色2CAN_L-58~58VDC綠色3GND

黑色4POWERIN6~32VDC紅色3.毫米波雷達(dá)電氣接口以納雷科技自主研發(fā)的SR73F毫米波雷達(dá)為例，該毫米波雷達(dá)提供CAN總線通信模式，其詳細(xì)接口定義（配置連接線）如表2-1-2所示：表2-1-2SR37F引腳定義本實訓(xùn)臺所用Nuvo-8108GC處理器擁有兩路CAN輸出，通過CAN線纜連接Nuvo-8108GC與SR73F雷達(dá)傳感器。任務(wù)一毫米波雷達(dá)的認(rèn)識與裝配任務(wù)一毫米波雷達(dá)的認(rèn)識與裝配表2-1-3毫米波雷達(dá)供應(yīng)商的產(chǎn)品技術(shù)參數(shù)拓展知識一：毫米波雷達(dá)全球供應(yīng)商拓展知識二：4D毫米波雷達(dá)任務(wù)一毫米波雷達(dá)的認(rèn)識與裝配4D毫米波雷達(dá)指的是具備“高清”特質(zhì)的毫米波雷達(dá)，也被稱為成像雷達(dá)，“4D”是指在原有距離、方位、速度的基礎(chǔ)上增加了對目標(biāo)的高度維數(shù)據(jù)解析，能夠?qū)崿F(xiàn)“3D+高度”四個維度的信息感知；而“成像”概念是指其具備超高的分辨率，可以有效解析目標(biāo)的輪廓、類別、行為任務(wù)二基于毫米波雷達(dá)的障礙物檢測及識別2-2-1知識點

Matlab環(huán)境下的毫米波障礙物檢測在Matlab仿真環(huán)境下，雷達(dá)檢測函數(shù)是radarDetectionGenerator，其調(diào)用格式為：sensor=radarDetectionGeneratorsensor=radarDetectionGenerator(Name,Value)其中，Name和Value為設(shè)置雷達(dá)屬性；sensor為雷達(dá)檢測器。例如：radarDetectionGenerator（’DetectionCoordinates’,’SensorCartesian’,’MaxRange’，200）表示利用迪卡爾坐標(biāo)創(chuàng)建雷達(dá)檢測器，最大檢測距離為200m。毫米波雷達(dá)檢測器應(yīng)用的調(diào)用調(diào)用格式為：dets=sensor(actors,time)[dets,numValidDets]=sensor(actors,time)[dets,num

ValidDets,is

ValidTime]=sensor(actors,time)其中，actors為交通參與者的姿態(tài)；time為當(dāng)前仿真時間；dets為毫米波雷達(dá)檢測結(jié)果；numValidDets為有效檢測次數(shù)；isValidtime為有效檢測時間。Matlab自動駕駛工具箱提供了毫米波雷達(dá)檢測器模塊，如圖2-3-1所示，它是根據(jù)安裝在主車輛上的雷達(dá)測量中創(chuàng)建目標(biāo)檢測。雷達(dá)檢測器模塊的輸入是其他交通參與者的姿態(tài)（Actors），輸出是雷達(dá)檢測信號（Detections）。圖2-2-1毫米波雷達(dá)檢測器模塊任務(wù)二基于毫米波雷達(dá)的障礙物檢測及識別子任務(wù)一：利用雷達(dá)檢測器函數(shù)檢測雷達(dá)前方50m的車輛任務(wù)二基于毫米波雷達(dá)的障礙物檢測及識別子任務(wù)二：對駕駛場景中的車輛進(jìn)行檢測任務(wù)二基于毫米波雷達(dá)的障礙物檢測及識別子任務(wù)二：對駕駛場景中的車輛進(jìn)行檢測在應(yīng)用程序工具欄上，選擇Export>ExportSimulinkModel，生成駕駛場景和毫米波雷達(dá)的Simulink模式任務(wù)二基于毫米波雷達(dá)的障礙物檢測及識別子任務(wù)二：對駕駛場景中的車輛進(jìn)行檢測點擊“Bird-Eye-Scope”,打開鳥瞰圖，點擊“Find-Signals”，點擊“Run”，車輛開始運動并進(jìn)行檢測，如圖2-2-6所示，檢測結(jié)果儲存在Matlab的工作區(qū)。駕駛中的車輛和毫米波雷達(dá)檢測，可以根據(jù)需要進(jìn)行設(shè)置任務(wù)二基于毫米波雷達(dá)的障礙物檢測及識別子任務(wù)三利用毫米波雷達(dá)和視覺傳感器融合進(jìn)行檢測在Matlab命令行窗口輸入以下程序。輸出駕駛場景如圖2-2-7所示。主車從南向北行駛并直接通過一個十字路口，同時，另一輛車從十字路口的左側(cè)駛?cè)氩⒆筠D(zhuǎn)，最后停在主車前面。其中主車上安裝前向毫米波雷達(dá)的視覺傳感器。單擊RUN運行以模擬場景，可以看到車輛運動，并進(jìn)行檢測，如圖2-2-8所示。子任務(wù)三利用毫米波雷達(dá)和視覺傳感器融合進(jìn)行檢測任務(wù)二基于毫米波雷達(dá)的障礙物檢測及識別子任務(wù)三利用毫米波雷達(dá)和視覺傳感器融合進(jìn)行檢測任務(wù)二基于毫米波雷達(dá)的障礙物檢測及識別子任務(wù)三利用毫米波雷達(dá)和視覺傳感器融合進(jìn)行檢測任務(wù)二基于毫米波雷達(dá)的障礙物檢測及識別通過選擇Export>ExportSimulinkmodel從應(yīng)用程序生成仿真模型要可視化場景以及對象和車道邊界檢測，使用鳥瞰圖。從Simulink工具欄中單擊“Bird-EyeScope”，打開鳥瞰圖，單擊“FindSignals”，點擊“Run”，車輛開始運動并進(jìn)行檢測，毫米波雷達(dá)和視覺傳感器融合檢測車輛和車道線，如圖2-2-10所示。檢測結(jié)果儲存在Matlab工作區(qū)。任務(wù)二基于毫米波雷達(dá)的障礙物檢測及識別任務(wù)三毫米波雷達(dá)的標(biāo)定知識2-3-1毫米波雷達(dá)的外參標(biāo)定毫米波雷達(dá)外參標(biāo)定包括位置標(biāo)定和姿態(tài)標(biāo)定兩部分。位置標(biāo)定：是指毫米波雷達(dá)坐標(biāo)系原點在激光雷達(dá)坐標(biāo)系中的偏移量。其中毫米波雷達(dá)坐標(biāo)系是以毫米波雷達(dá)的幾何中心為坐標(biāo)原點。激光雷達(dá)坐標(biāo)系如圖2-3-1所示，其中x軸正方向指向車頭方向，y軸的正方向指向車輛的左側(cè)。以垂直于x，y平面并通過坐標(biāo)原點的軸為z軸，z軸的正方向為垂直向上。姿態(tài)標(biāo)定：是指激光雷達(dá)坐標(biāo)系通過繞坐標(biāo)軸旋轉(zhuǎn)到毫米波雷達(dá)坐標(biāo)系所對應(yīng)的旋轉(zhuǎn)角度。在Apollo平臺中采用專門工具將姿態(tài)標(biāo)定中的旋轉(zhuǎn)角度轉(zhuǎn)化為四元數(shù)表示。毫米波雷達(dá)的外參標(biāo)定流程如圖2-3-2所示。

任務(wù)三毫米波雷達(dá)的標(biāo)定毫米波雷達(dá)的外參標(biāo)定流程如圖2-3-2所示任務(wù)三毫米波雷達(dá)的標(biāo)定1.在D-KIT無人車上，找到激光雷達(dá)設(shè)備并確認(rèn)其坐標(biāo)。激光雷達(dá)坐標(biāo)系原點在距離傳感器底座上方的中心軸上。激光雷達(dá)安裝在

。2.在D-KIT無人車上，找到毫米波雷達(dá)的安裝位置。3.對于D-KIT車來說，因為毫米波安裝在激光雷達(dá)的xoz平面上，所以毫米波雷達(dá)的y軸偏移量為

。4.測量毫米波雷達(dá)坐標(biāo)系與激光雷達(dá)坐標(biāo)系的x軸偏移量。記錄為

。

任務(wù)三毫米波雷達(dá)的標(biāo)定5.測量并計算毫米波雷達(dá)坐標(biāo)系與激光雷達(dá)坐標(biāo)系的z軸偏移量。記錄為

。注意：z軸偏移量為激光雷達(dá)與毫米波雷達(dá)底座的距離，再加上激光雷達(dá)遠(yuǎn)點到其底座的距離（即63.5mm），同時考慮毫米波雷達(dá)安裝在激光雷達(dá)z軸的負(fù)方向，所以記錄數(shù)值要加負(fù)號。激光雷達(dá)坐標(biāo)系原點在距離傳感器底座上方63.5mm處的中心軸上。小貼士：通過觀察，發(fā)現(xiàn)D-KIT小車的激光雷達(dá)坐標(biāo)系和毫米波雷達(dá)坐標(biāo)系是一樣的，不需要旋轉(zhuǎn)，所以繞三個軸的旋轉(zhuǎn)角度都是0。

任務(wù)三毫米波雷達(dá)的標(biāo)定二、記錄初始化外參3.測量毫米波雷達(dá)原點在激光雷達(dá)坐標(biāo)系中各個坐標(biāo)軸的偏移量（單位是米），并做記錄。TranstationX：（）；Y：（）；Z：（）；RotationX：（）；Y：（）；Z：（）；W：（）。小提示：由于D-KIT無人車毫米波雷達(dá)安裝在固定位置，其姿態(tài)描述是可以確定的，用戶無需測量該值，可直接使用如下的默認(rèn)值即可。

Rotation:x:0.0y:0.0z:0w:1Transtation矩陣由上面實驗手動測量得出。任務(wù)三毫米波雷達(dá)的標(biāo)定三、毫米波雷達(dá)外參標(biāo)定4.按下IPC電源開關(guān)，啟動IPC，在用戶登錄界面，進(jìn)入Ubuntu系統(tǒng)。5.切換到perception_plat目錄cdperception_plat6.啟動外參標(biāo)定軟件SensorCalibrationTool，并切換到毫米波雷達(dá)外參標(biāo)定欄。在終端中輸入并執(zhí)行以下命令，啟動外參標(biāo)定軟件：sudo./qt_tool/SensorCalibrationTool./qt_tool/conf/conf.txt