導(dǎo)讀：自動駕駛汽車是集感知、決策和控制等功能于一體的自主交通工具，其中，感知系統(tǒng)代替人類駕駛?cè)说囊?、聽、觸等功能，融合攝像機、雷達等傳感器采集的海量交通環(huán)境數(shù)據(jù)，精確識別各類交通元素，為自動駕駛汽車決策系統(tǒng)提供支撐。
一、攝像機
自動駕駛汽車采用的視覺傳感器主要是工業(yè)攝像機，具有較高的圖像分辨率、傳輸能力和抗干擾能力，可分為單目、雙目和三目攝像機等三類。
1、單目攝像機
單目攝像機是僅利用一套光學(xué)系統(tǒng)及固體成像器件連續(xù)輸出圖像的攝像機。結(jié)構(gòu)和標(biāo)定簡單，可有效避免立體視覺中視場小、立體匹配困難等缺點，但在測量范圍和測量距離方面有不可調(diào)和的矛盾，即攝像機視角越寬，精準(zhǔn)探測距離越短；攝像機視角越窄，精準(zhǔn)探測距離越長。
2、雙目攝像機
雙目攝像機建立在人類視覺研究基礎(chǔ)上，不對外主動投射光源，僅依靠拍攝的2張圖片獲得場景深度信息實現(xiàn)三維場景重構(gòu)。雙目攝像機對硬件要求相對較低，但對環(huán)境亮度極其敏感且計算復(fù)雜度較高。
3、三目攝像機
三目攝像機通過不同焦距的攝像頭實現(xiàn)不同范圍場景全覆蓋，即由寬視野攝像頭完成近景感知任務(wù)、主視野攝像頭完成中等距離場景感知任務(wù)、窄視野攝像頭完成遠景感知任務(wù)，既解決了單個攝像頭無法頻繁變焦的問題，同時也解決了不同距離下識別清晰度的問題。但由于多路圖像數(shù)據(jù)處理比單路圖像數(shù)據(jù)處理的難度更大，三目攝像機對芯片處理能力和硬件可靠性要求更高。
二、雷達
雷達能夠主動探測周邊環(huán)境，比視覺傳感器受外界環(huán)境影響更小，是自動駕駛汽車的重要傳感器之一。雷達通過向目標(biāo)發(fā)射電磁波并接收回波，從而獲取目標(biāo)距離、方位、距離變化率等數(shù)據(jù)。根據(jù)電磁波波段，雷達可細分為激光雷達、毫米波雷達和超聲波雷達等3類。
1、激光雷達
激光雷達由激光探測、激光測距兩部分組成，通過實時接收反饋保持對外界的敏銳感知力，具有分辨率高、抗有源干擾能力強、定向性好、測量距離遠、測量時間短等優(yōu)點。激光雷達可分為單線激光雷達和多線激光雷達。單線激光雷達通過單條掃描線旋轉(zhuǎn)掃描，從而獲取物體二維信息；多線激光雷達通過多條掃描線旋轉(zhuǎn)掃描，從而獲取物體三維空間的深度信息，能夠測量物體基本特征和局部細節(jié)，測量精度高、可靠性強。
2、毫米波雷達
毫米波雷達指工作在30～300GHz頻域的雷達，具有體積小、質(zhì)量輕和空間分辨率高等優(yōu)點，具有全天候、全天時等優(yōu)秀特性，能夠同時識別多個小目標(biāo)，可以穿透霧、煙、灰塵等環(huán)境，精準(zhǔn)測量目標(biāo)的相對距離和相對速度，被廣泛應(yīng)用于自動駕駛汽車車間距離探測，但易受干擾。
3、超聲波雷達
超聲波雷達工作頻率在20KHz以上，多用于精準(zhǔn)測距，基本原理是通過測量超聲波發(fā)射脈沖和接收脈沖的時間差，結(jié)合空氣中超聲波傳輸速度計算相對距離。常見的超聲波雷達：安裝于汽車前后保險杠上，用于測量汽車前后障礙物；安裝于汽車側(cè)面，用于測量側(cè)方障礙物距離。
三、高精度定位
由于自動駕駛汽車無法像人類駕駛?cè)艘粯幽軌驕?zhǔn)確感知障礙物、可行駛區(qū)域和交通標(biāo)志標(biāo)線等交通環(huán)境信息，因此需要全球衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)、慣性導(dǎo)航系統(tǒng)、高精地圖等將自動駕駛汽車與周邊交通環(huán)境有機結(jié)合，實現(xiàn)超視距感知，降低車載感知傳感器計算壓力。
1、全球衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)
車輛位置信息是自動駕駛汽車正常工作的前提條件，是自動駕駛系統(tǒng)保證安全行駛的參考基準(zhǔn)。目前，車輛定位較多使用GPS、北斗、GLONASS和GALILEO等四大全球衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)。全球衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)能夠給出較精確的定位信息，但當(dāng)數(shù)據(jù)更新頻率低、載體高速運動或受遮擋時，易丟失定位信號，導(dǎo)致誤差增大甚至無法定位。
2、慣性導(dǎo)航系統(tǒng)
慣性導(dǎo)航系統(tǒng)是一種不易受到外部環(huán)境干擾的自主式導(dǎo)航系統(tǒng)，通過測量自動駕駛汽車的加速度和角速率，經(jīng)分析處理即可獲得自動駕駛汽車的速度、位置、姿態(tài)和航向等信息。慣性導(dǎo)航系統(tǒng)可以在衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)信號中斷時提供連續(xù)定位輸出，但具有誤差累積效應(yīng)，定位精度會隨定位過程的進行而不斷降低。
3、高精地圖
通過融合激光雷達、慣性導(dǎo)航系統(tǒng)、車輪測距器等傳感數(shù)據(jù)而形成的高精地圖能夠為自動駕駛汽車提供車道級導(dǎo)航服務(wù)，提供包括交通標(biāo)志標(biāo)線、防護設(shè)施、道路曲率、航向、坡度和橫坡角等信息。結(jié)合自動駕駛汽車自身傳感數(shù)據(jù)，可以有效實現(xiàn)宏觀道路匹配、微觀精確定位和全局環(huán)境感知，為自動駕駛汽車安全運行提供超視距輔助。
四、車聯(lián)網(wǎng)
車聯(lián)網(wǎng)通過車內(nèi)、車與人、車與車、車與路、車與服務(wù)平臺的全方位網(wǎng)絡(luò)連接，從而提升車輛智能化水平和自動駕駛能力，構(gòu)建汽車和交通服務(wù)新業(yè)態(tài)，為用戶提供智能、安全、高效的綜合服務(wù)。目前，車聯(lián)網(wǎng)有兩種技術(shù)解決方案，包括IEEE主導(dǎo)的DSRC技術(shù)解決方案和3GPP主導(dǎo)的LTE-V技術(shù)解決方案。
1、DSRC技術(shù)
DSRC（DedicatedShort Range Communications，專用短程通信技術(shù)）是高效的無線通信技術(shù)，由車載單元(OBU，On Board Unit)、路側(cè)單元（RSU，Road Side Unit）和控制中心等組成，可以實現(xiàn)對特定范圍內(nèi)高速移動車輛的識別和實時數(shù)據(jù)傳輸。DSRC優(yōu)勢在于技術(shù)成熟，能夠保證低延時和安全可靠性，能夠滿足自動駕駛汽車對網(wǎng)聯(lián)通信系統(tǒng)穩(wěn)定性和實時性的要求，但也存在覆蓋范圍小、傳輸速率低、易受建筑物遮擋、處理數(shù)據(jù)較慢、建設(shè)成本較高等不足。
2、LTE-V技術(shù)
LTE-V基于現(xiàn)有蜂窩移動通信支持（3G/4G），按照通信方式分為集中式（LTE-V-Cell）和分布式（LTE-V-Direct）兩種。LTE-V-Cell以基站為分布中心，需要現(xiàn)有蜂窩網(wǎng)絡(luò)支持，具有帶寬大、覆蓋廣等通信特點，能夠?qū)崿F(xiàn)遠距離通信；LTE-V-Direct獨立于蜂窩網(wǎng)絡(luò)，支持車輛與周邊環(huán)境節(jié)點（含其它車輛）直接通信，具有低時延、高可靠的優(yōu)勢。
LTE-V起步較晚，目前仍處于研發(fā)測試階段，但已形成可運營的完整網(wǎng)絡(luò)體系，能夠在高頻段（5.9GHz）、高車速（250km/h）、大車流量等環(huán)境下提供可靠的通信能力，且在大容量、低時延、抗干擾和可管理等方面更為成熟。部署成本較低，可重復(fù)利用既有蜂窩網(wǎng)絡(luò)的基礎(chǔ)設(shè)施；覆蓋范圍廣，可擴展至數(shù)百米以上的非視距范圍。
來源：北京市高級別自動駕駛示范區(qū)
