1.3環(huán)境感知傳感器目錄CATALOGUE011.3.1超聲波雷達(dá)021.3.2毫米波雷達(dá)031.3.3激光雷達(dá)041.3.4視覺傳感器011.3.1超聲波雷達(dá)超聲波雷達(dá)，亦稱超聲波傳感器，是將交變電信號(hào)轉(zhuǎn)換為聲信號(hào)或外界聲場(chǎng)中的聲信號(hào)轉(zhuǎn)換為電信號(hào)的裝置，其工作頻率超過20kHz。超聲波雷達(dá)的功能超聲波雷達(dá)由發(fā)射頭和接收頭組成，安裝在同一面上；發(fā)射頭發(fā)射特定頻率的超聲波，接收頭接收回波信號(hào)，芯片記錄聲波往返時(shí)間計(jì)算距離。超聲波雷達(dá)的測(cè)量原理超聲波雷達(dá)的定義超聲波雷達(dá)的優(yōu)點(diǎn)頻率相對(duì)固定，如汽車上用的超聲波雷達(dá)頻率主要有40kHz、48kHz和58kHz等，頻率不同，探測(cè)的范圍也不同；結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、體積小、成本低、信息處理簡(jiǎn)單可靠、易于小型化與集成化，并且可以進(jìn)行實(shí)時(shí)控制；靈敏度較高；抗環(huán)境干擾能力強(qiáng)，對(duì)天氣變化不敏感；可在室內(nèi)、黑暗條件下使用。01超聲波雷達(dá)的特點(diǎn)超聲波雷達(dá)的缺點(diǎn)探測(cè)距離短（3~5m），應(yīng)用范圍受限；只適合于低速，在速度很高的情況下測(cè)量距離具有一定的局限性；超聲波有一定的擴(kuò)散角，只能測(cè)量距離，不能測(cè)量方位；必須安裝多個(gè)超聲波雷達(dá)；對(duì)于低矮、圓錐、過細(xì)的障礙物或者溝坎，超聲波雷達(dá)不容易探測(cè)到；超聲波的發(fā)射信號(hào)和余振的信號(hào)都會(huì)干擾回波信號(hào)，在小于某一距離后就會(huì)喪失探測(cè)功能，即存在探測(cè)盲區(qū)。02超聲波雷達(dá)的技術(shù)參數(shù)測(cè)量距離測(cè)量距離取決于其使用的波長(zhǎng)和頻率，波長(zhǎng)越長(zhǎng)、頻率越小則測(cè)量距離越大；測(cè)量汽車前后障礙物的短距超聲波雷達(dá)測(cè)量距離一般為0.15~2.50m；安裝在汽車側(cè)面，用于測(cè)量側(cè)方障礙物距離的長(zhǎng)距超聲波雷達(dá)測(cè)量距離一般為0.30~5.0m。測(cè)量精度測(cè)量精度是指?jìng)鞲衅鳒y(cè)量值與真實(shí)值的偏差；受被測(cè)物體體積、表面形狀以及表面材料等影響；精度越高，信息越可靠，測(cè)量精度要求在±10cm以內(nèi)。探測(cè)角度水平視場(chǎng)角在Ⅰ類障礙物條件下，以超聲波雷達(dá)探頭中心為基準(zhǔn)，距離障礙物為70cm處，滿足左右各55°±5°角的要求；在Ⅱ類障礙物條件下，滿足相同要求但距離為150cm。工作頻率工作頻率直接影響超聲波的擴(kuò)散和吸收損失、障礙物反射損失以及背景噪聲，并決定超聲波雷達(dá)尺寸；40±2kHz發(fā)射頻率提高方向性，減少噪聲，優(yōu)化信噪比。工作溫度由于超聲波雷達(dá)應(yīng)用廣泛，有的應(yīng)用場(chǎng)景要求溫度較高，有的應(yīng)用場(chǎng)景要求溫度較低，因此，超聲波雷達(dá)必須滿足工作溫度的要求，其工作溫度一般要求-30℃~80℃。超聲波雷達(dá)的技術(shù)參數(shù)博世公司第6代超聲波雷達(dá)提升了一倍的反應(yīng)時(shí)間，實(shí)現(xiàn)對(duì)近距離物體的檢測(cè)和對(duì)突然出現(xiàn)的障礙物的快速響應(yīng)，主要技術(shù)參數(shù)包括測(cè)量距離、目標(biāo)分辨率等。博世超聲雷達(dá)技術(shù)博世公司的超聲波雷達(dá)主要技術(shù)參數(shù)包括最小測(cè)量距離0.15m，最大測(cè)量距離5.5m，目標(biāo)分辨率3~15cm，水平視場(chǎng)角±70°，垂直視場(chǎng)角±35°，尺寸44mm×26mm。超聲雷達(dá)技術(shù)參數(shù)超聲波雷達(dá)的產(chǎn)品超聲波雷達(dá)的應(yīng)用泊車過程超聲波雷達(dá)發(fā)送信號(hào)，碰到車輛周邊的障礙物時(shí)會(huì)反射回來，車上的計(jì)算機(jī)利用接收信號(hào)所需的時(shí)間確定障礙物的位置，車輛根據(jù)信息檢測(cè)周邊車輛、泊車位及與路邊的距離。超聲泊車系統(tǒng)超聲波雷達(dá)在智能網(wǎng)聯(lián)汽車中主要用于泊車，智能泊車輔助系統(tǒng)需要12個(gè)超聲波雷達(dá)，分別安裝在前保險(xiǎn)杠和后保險(xiǎn)杠上。021.3.2毫米波雷達(dá)毫米波雷達(dá)的探測(cè)機(jī)制毫米波雷達(dá)通過在毫米波頻段發(fā)射與接收高頻電磁波，利用回波信號(hào)計(jì)算目標(biāo)距離、速度和角度，實(shí)現(xiàn)有效探測(cè)。探測(cè)目標(biāo)的能力毫米波雷達(dá)具備在毫米波頻段高效工作的能力，通過發(fā)射與接收高頻電磁波，能夠準(zhǔn)確探測(cè)到目標(biāo)的位置、速度及角度等信息。毫米波雷達(dá)的定義毫米波雷達(dá)的優(yōu)點(diǎn)探測(cè)距離遠(yuǎn)、性能優(yōu)越、傳播速度快、穿透能力強(qiáng)、抗低頻干擾，適用于高速信號(hào)處理與目標(biāo)定位。毫米波雷達(dá)的缺點(diǎn)易受雜波干擾導(dǎo)致虛警，覆蓋區(qū)域有盲點(diǎn)，無法識(shí)別交通標(biāo)志和信號(hào)燈、道路標(biāo)線，需要克服這些局限。毫米波雷達(dá)的特點(diǎn)距離靈敏度距離靈敏度是指單目標(biāo)的距離變化時(shí)，毫米波雷達(dá)可探測(cè)的最小絕對(duì)變化距離值。最大探測(cè)距離最大探測(cè)距離是指毫米波雷達(dá)所能檢測(cè)目標(biāo)的最大距離，不同的毫米波雷達(dá)，最大探測(cè)距離是不同的。距離分辨率距離分辨率是指在規(guī)定條件下，毫米波雷達(dá)能區(qū)分前后臨近兩個(gè)目標(biāo)的最小距離間隔。毫米波雷達(dá)的技術(shù)參數(shù)距離測(cè)量精度是指毫米波雷達(dá)測(cè)量單目標(biāo)時(shí)，目標(biāo)距離的測(cè)量值與其真實(shí)值之差。距離測(cè)量精度最大探測(cè)速度是指毫米波雷達(dá)能夠探測(cè)目標(biāo)的最大速度，確保對(duì)高速目標(biāo)的有效探測(cè)與追蹤。最大探測(cè)速度速度分辨率表示區(qū)分兩個(gè)不同速度目標(biāo)的能力，是評(píng)估雷達(dá)性能的重要指標(biāo)。速度分辨率毫米波雷達(dá)的技術(shù)參數(shù)毫米波雷達(dá)的技術(shù)參數(shù)速度靈敏度速度靈敏度是指單目標(biāo)的速度變化時(shí)，毫米波雷達(dá)可探測(cè)的最小絕對(duì)變化速度值。速度測(cè)量精度視場(chǎng)角速度測(cè)量精度是指毫米波雷達(dá)測(cè)量單目標(biāo)時(shí)，目標(biāo)速度的測(cè)量值與其真實(shí)值之差。視場(chǎng)角是指在規(guī)定的測(cè)試條件下，在滿足規(guī)定識(shí)別率的狀態(tài)下，毫米波雷達(dá)能有效識(shí)別目標(biāo)的探測(cè)范圍。角度分辨率角度靈敏度是指單目標(biāo)的角度變化時(shí)，毫米波雷達(dá)可探測(cè)的最小絕對(duì)變化角度值。角度靈敏度角度測(cè)量精度角度測(cè)量精度是指毫米波雷達(dá)測(cè)量單目標(biāo)時(shí)，目標(biāo)角度的測(cè)量值與其真實(shí)值之差。角度分辨率是指在規(guī)定條件下，毫米波雷達(dá)能區(qū)分左右臨近兩個(gè)目標(biāo)的最小角度間隔。毫米波雷達(dá)的技術(shù)參數(shù)識(shí)別率識(shí)別率是指毫米波雷達(dá)在探測(cè)過程中，能夠準(zhǔn)確識(shí)別并正確分類目標(biāo)信息的程度。誤檢率漏檢率毫米波雷達(dá)的技術(shù)參數(shù)誤檢率是指毫米波雷達(dá)在探測(cè)過程中，將非目標(biāo)物體錯(cuò)誤地識(shí)別為目標(biāo)物體的比例。漏檢率是指毫米波雷達(dá)在探測(cè)過程中，未能成功識(shí)別并檢測(cè)到的目標(biāo)物體的比例。毫米波雷達(dá)按探測(cè)距離劃分為近、中、遠(yuǎn)三類，近距離小于60m，中距離約100m，遠(yuǎn)距離大于200m，具體以產(chǎn)品說明書為準(zhǔn)。按探測(cè)距離劃分毫米波雷達(dá)按頻段分24GHz、60GHz、77GHz及79GHz，常用24GHz近探和77GHz中遠(yuǎn)探，77GHz提供更高精度和分辨率。按毫米波頻段劃分毫米波雷達(dá)的類型STA77-3毫米波雷達(dá)可以測(cè)量前方180m范圍內(nèi)目標(biāo)車輛的距離、速度及角度，提供安全、準(zhǔn)確的路況信息，適用于自動(dòng)緊急制動(dòng)系統(tǒng)和前向碰撞預(yù)警系統(tǒng)。STA24-1毫米波雷達(dá)用于車輛側(cè)后方盲區(qū)監(jiān)測(cè)與變道輔助，探測(cè)左右側(cè)盲區(qū)及后方70m內(nèi)車輛，危險(xiǎn)車輛出現(xiàn)時(shí)，會(huì)在后視鏡對(duì)駕駛員進(jìn)行聲光提示。STA24-4毫米波雷達(dá)用于車輛側(cè)后方盲區(qū)監(jiān)測(cè)預(yù)警，當(dāng)檢測(cè)到危險(xiǎn)車輛時(shí)，會(huì)在后視鏡對(duì)駕駛員進(jìn)行聲光提示，有效避免并線事故。STA77-2和STA77-4利用數(shù)字波束形成技術(shù)，擴(kuò)大前方波束照射范圍，實(shí)時(shí)識(shí)別多個(gè)目標(biāo)車輛，提供準(zhǔn)確路況信息，適用于前向碰撞預(yù)警系統(tǒng)。毫米波雷達(dá)的產(chǎn)品毫米波雷達(dá)的應(yīng)用毫米波雷達(dá)的應(yīng)用01主要用于智能網(wǎng)聯(lián)汽車上，測(cè)量交通參與者的距離、速度和角度，為先進(jìn)駕駛輔助系統(tǒng)提供環(huán)境感知信息。毫米波雷達(dá)的類型02智能網(wǎng)聯(lián)汽車先進(jìn)駕駛輔助系統(tǒng)應(yīng)用的毫米波雷達(dá)包括近距離、中距離和遠(yuǎn)距離雷達(dá)，工作頻段分別為24GHz和77GHz。毫米波雷達(dá)的作用03一輛汽車上安裝多個(gè)毫米波雷達(dá)，以滿足不同距離范圍的探測(cè)需求，其中24GHz主要負(fù)責(zé)近距離目標(biāo)探測(cè)，77GHz負(fù)責(zé)中距離和遠(yuǎn)距離目標(biāo)探測(cè)。毫米波雷達(dá)的未來04為了滿足不同距離范圍的探測(cè)需要，一輛汽車上會(huì)安裝多個(gè)近距離、中距離和遠(yuǎn)距離毫米波雷達(dá)，以提供全面準(zhǔn)確的環(huán)境感知信息。031.3.3激光雷達(dá)激光雷達(dá)的定義激光雷達(dá)概述激光雷達(dá)是激光探測(cè)及測(cè)距系統(tǒng)的簡(jiǎn)稱，是一種以激光器作為發(fā)射光源，采用光電探測(cè)技術(shù)手段的主動(dòng)遙感設(shè)備。雷達(dá)探測(cè)原理目標(biāo)探測(cè)與跟蹤激光雷達(dá)發(fā)射光波頻段電磁波探測(cè)目標(biāo)，接收同波信號(hào)與發(fā)射信號(hào)比較，獲取目標(biāo)位置、運(yùn)動(dòng)狀態(tài)等信息。通過比較發(fā)射與接收的信號(hào)，激光雷達(dá)實(shí)現(xiàn)對(duì)目標(biāo)的探測(cè)、跟蹤和識(shí)別，確保信息的準(zhǔn)確性和可靠性。高分辨率與探測(cè)能力激光雷達(dá)角度分辨率高，可分辨遠(yuǎn)距目標(biāo)，車載雷達(dá)探測(cè)范圍廣，超300m，信息豐富，主動(dòng)探測(cè)，全天候工作。產(chǎn)品體積與成本與毫米波雷達(dá)相比，產(chǎn)品體積大，成本高，不易識(shí)別交通標(biāo)志和交通信號(hào)燈，這些是在實(shí)際應(yīng)用中需要解決的問題。激光雷達(dá)的特點(diǎn)測(cè)距精度測(cè)距精度是指對(duì)同一目標(biāo)進(jìn)行重復(fù)測(cè)量時(shí)得到的距離值之間的誤差范圍，反映激光雷達(dá)測(cè)量的穩(wěn)定性和可靠性。最大探測(cè)距離指激光雷達(dá)能夠探測(cè)的最大距離，通?；谔囟ǚ瓷渎剩ㄈ绨咨矬w約70%，黑色物體7%~20%）下的測(cè)量值。距離分辨率距離分辨率是指兩個(gè)目標(biāo)物體可區(qū)分的最小距離，確保精準(zhǔn)識(shí)別目標(biāo)，避免混淆。激光雷達(dá)的技術(shù)參數(shù)與攝像頭的幀頻概念相同，影響激光雷達(dá)的響應(yīng)速度，刷新幀頻越高，響應(yīng)速度越快。測(cè)量幀頻數(shù)據(jù)采樣率影響成像的分辨率，特別是在遠(yuǎn)距離時(shí)，點(diǎn)云越密集，目標(biāo)呈現(xiàn)就越精細(xì)。數(shù)據(jù)采樣率視場(chǎng)角又分為垂直視場(chǎng)角和水平視場(chǎng)角，是激光雷達(dá)的成像范圍，確保無死角探測(cè)目標(biāo)。視場(chǎng)角激光雷達(dá)的技術(shù)參數(shù)010203與數(shù)據(jù)采樣率直接相關(guān)，影響掃描點(diǎn)云的密度和精度，從而決定激光雷達(dá)的探測(cè)能力。角度分辨率指激光雷達(dá)所采用的激光波長(zhǎng)，影響環(huán)境適應(yīng)性和人眼安全性，需考慮其對(duì)目標(biāo)物的影響。波長(zhǎng)激光雷達(dá)的技術(shù)參數(shù)按機(jī)械旋轉(zhuǎn)部件劃分機(jī)械激光雷達(dá)體積大、價(jià)格高、精度相對(duì)高；固態(tài)激光雷達(dá)尺寸小、可安裝于車體內(nèi)，是成本降低、可靠性提升的發(fā)展方向。按線束數(shù)量劃分單線束激光雷達(dá)掃描一次只產(chǎn)生一條掃描線，無法區(qū)別有關(guān)目標(biāo)物體的3D信息，多線束激光雷達(dá)掃描一次可產(chǎn)生多條掃描線。激光雷達(dá)的類型RS-Bpearl速騰聚創(chuàng)新型近距離激光雷達(dá)，專為掃除盲區(qū)設(shè)計(jì)，能探測(cè)數(shù)厘米內(nèi)物體，加360°×90°超廣視場(chǎng)角。RS-LiDAR-16速騰聚創(chuàng)16線激光雷達(dá)，360°旋轉(zhuǎn)實(shí)時(shí)3D成像，提供精確三維空間點(diǎn)云數(shù)據(jù)及物體反射率，保障定位、導(dǎo)航與避障。RS-LiDAR-32速騰聚創(chuàng)32線混合固態(tài)激光雷達(dá)，專為高速自動(dòng)駕駛設(shè)計(jì)，小型化產(chǎn)品，激光頭布局中間密兩邊疏。RS-Ruby速騰聚創(chuàng)128線激光雷達(dá)，面向L4+自動(dòng)駕駛，垂直分辨率是RS-LIDAR-32的3倍以上，探測(cè)距離提高2~3倍。激光雷達(dá)的產(chǎn)品少線束激光雷達(dá)少線束激光雷達(dá)主要用于智能網(wǎng)聯(lián)汽車先進(jìn)駕駛輔助系統(tǒng)，奧迪A8L安裝的4線束激光雷達(dá)可實(shí)現(xiàn)自適應(yīng)巡航控制系統(tǒng)等。奧迪A8L激光雷達(dá)激光雷達(dá)的應(yīng)用奧迪A8L安裝的4線束激光雷達(dá)可實(shí)現(xiàn)自適應(yīng)巡航控制系統(tǒng)、車道偏離預(yù)警系統(tǒng)、自動(dòng)緊急制動(dòng)系統(tǒng)以及交通擁堵輔助系統(tǒng)等。0102041.3.4視覺傳感器視覺傳感器的定義視覺傳感器應(yīng)用搭載先進(jìn)的人工智能算法，便于目標(biāo)檢測(cè)和圖像處理，實(shí)現(xiàn)自動(dòng)駕駛的感知功能，提升汽車的安全性和智能化水平。視覺傳感器介紹視覺傳感器通過圖像處理檢測(cè)目標(biāo)，輸出數(shù)據(jù)和判斷結(jié)果；在智能網(wǎng)聯(lián)汽車或無人駕駛汽車上，視覺傳感器以攝像頭形式出現(xiàn)。視覺傳感器的優(yōu)點(diǎn)視覺圖像信息豐富，可同時(shí)檢測(cè)車道線、車輛、行人等，實(shí)現(xiàn)定位建圖，適應(yīng)環(huán)境能力強(qiáng)，與AI融合提升檢測(cè)效果。視覺傳感器的缺點(diǎn)攝像頭在黑暗環(huán)境中感知受限，精度及安全性有所下降，對(duì)靜態(tài)物體很難準(zhǔn)確識(shí)別，發(fā)展趨勢(shì)是探測(cè)距離遠(yuǎn)、識(shí)別能力強(qiáng)。視覺傳感器的特點(diǎn)相機(jī)外部參數(shù)相機(jī)外部參數(shù)含離地高度與旋轉(zhuǎn)角度；離地高度影響視角，旋轉(zhuǎn)角度決定朝向，可通過棋盤格標(biāo)定獲得，需注意標(biāo)準(zhǔn)鏡頭與魚眼鏡頭的差異。圖像傳感器的技術(shù)參數(shù)圖像傳感器技術(shù)參數(shù)含像素、幀率、靶面尺寸、感光度與信噪比；像素決定影像細(xì)節(jié)，幀率影響流暢度，靶面尺寸關(guān)乎通光量與景深。相機(jī)內(nèi)部參數(shù)相機(jī)內(nèi)部參數(shù)含焦距、光學(xué)中心、圖像尺寸與畸變系數(shù)；焦距決定視角與影像大小，光學(xué)中心是鏡頭系統(tǒng)的核心，圖像尺寸影響分辨率。視覺傳感器的技術(shù)參數(shù)視覺傳感器的類型單目攝像頭單目攝像頭安裝于前風(fēng)擋上部，探測(cè)前方環(huán)境，識(shí)別道路、車輛、行人等，成本低廉，能識(shí)別障礙物種類，但無法識(shí)別無輪廓障礙物，準(zhǔn)確率受光線影響，且缺乏自學(xué)習(xí)功能。雙目攝像頭雙目攝像頭由博世生產(chǎn)，間距12cm，像素1080×960，視場(chǎng)角45°×25°，最大探測(cè)50m，支持自動(dòng)緊急制動(dòng)、車道偏離預(yù)警及交通標(biāo)志識(shí)別，比單目攝像頭精度更高，無需維護(hù)樣本數(shù)據(jù)庫。三目攝像頭特斯拉三目攝像頭安裝于風(fēng)擋下方，集成深度學(xué)習(xí)功能，識(shí)別障礙物、可行空間、車輛形狀等，感知范圍遠(yuǎn)達(dá)250m至近60m，但標(biāo)定復(fù)雜，軟件需高效關(guān)聯(lián)數(shù)據(jù)，對(duì)算法要求高。環(huán)視攝像頭環(huán)視攝像頭至少4個(gè)魚眼鏡頭，安裝朝地，實(shí)現(xiàn)360°感知，用于車身周圍5-10m內(nèi)障礙物檢測(cè)及泊車時(shí)庫位線識(shí)別，但魚眼鏡頭會(huì)導(dǎo)致圖像嚴(yán)重畸變。視覺傳感器的類型博世MPC2攝像頭，1280×960分辨率，最大探測(cè)距離>120m，50°水平視場(chǎng)角，28°垂直視場(chǎng)角，30幀/秒幀率，400~750nm波長(zhǎng)，適用于多種駕駛輔助系統(tǒng)。博世MPC2攝像頭視覺傳感器