自動(dòng)駕駛中的傳感器技術(shù)解析

近年來(lái)，隨著人工智能技術(shù)應(yīng)用領(lǐng)域的不斷拓寬和深入，自動(dòng)駕駛漸漸進(jìn)入大眾視野，在消費(fèi)者看來(lái)開(kāi)車(chē)變成了一件輕松的事情。在自動(dòng)駕駛技術(shù)的研發(fā)中，選擇以激光雷達(dá)還是攝像頭為主要傳感器是首要解決的問(wèn)題，它們代表著兩套完全不同的系統(tǒng)——激光SLAM（Simultaneous Localization And Mapping）和視覺(jué)SLAM。

1、攝像頭

VSI Labs創(chuàng)始人兼負(fù)責(zé)人Phil Magney曾表示，感知是自動(dòng)駕駛汽車(chē)軟件棧的一個(gè)主要領(lǐng)域，而且這里面還有很多創(chuàng)新，攝像頭是必不可少的傳感器。2017年3月13日晚，英特爾宣布以153億美元的價(jià)格收購(gòu)Mobileye，為什么英特爾不惜溢價(jià)三分之一達(dá)成這樁去年汽車(chē)行業(yè)里最大的交易案呢？

1999年，兩名來(lái)自以色列希伯來(lái)大學(xué)的研究人員創(chuàng)立了Mobileye，公司致力于攝像頭和軟件算法組成的視覺(jué)系統(tǒng)用于解決車(chē)輛駕駛問(wèn)題。正是考慮到視覺(jué)是自動(dòng)駕駛汽車(chē)中唯一不可或缺的傳感器技術(shù)，又基于Mobileye在自動(dòng)駕駛汽車(chē)視覺(jué)中占據(jù)的領(lǐng)先地位，英特爾硬氣地促成了這門(mén)親事。英特爾表示，其正在將Mobileye的“計(jì)算機(jī)視覺(jué)、傳感、融合、地圖構(gòu)建和驅(qū)動(dòng)策略”與英特爾的“開(kāi)放式計(jì)算平臺(tái)”相結(jié)合。

據(jù)了解，車(chē)載攝像頭是實(shí)現(xiàn)眾多預(yù)警、識(shí)別類(lèi)ADAS（高級(jí)駕駛輔助系統(tǒng)）功能的基礎(chǔ)，在眾多ADAS功能中，視覺(jué)影像系統(tǒng)較為基礎(chǔ)，對(duì)于駕駛者也更為直觀，而攝像頭又是視覺(jué)影像處理系統(tǒng)的基礎(chǔ)。

車(chē)道偏離預(yù)警、前向碰撞預(yù)警、交通標(biāo)志識(shí)別、行人碰撞預(yù)警、駕駛員疲勞預(yù)警等眾多功能都可借助攝像頭實(shí)現(xiàn)，甚至有的功能只能通過(guò)攝像頭實(shí)現(xiàn)。此外，攝像頭不僅能夠以高分辨率捕捉圖像，還可以更好地分類(lèi)物體，那么它們的缺點(diǎn)是什么呢？“攝像頭的數(shù)據(jù)深度不如激光雷達(dá)?！盡agney這樣表示。

2、激光雷達(dá)

隨著自動(dòng)駕駛的火熱，激光雷達(dá)受到了前所未有的追捧。激光雷達(dá)（LiDAR——Light Detection And Ranging），是利用激光、全球定位系統(tǒng)GPS和慣性測(cè)量裝置三者合一。其能夠區(qū)分真實(shí)移動(dòng)中的行人和人物海報(bào)、在三維立體的空間中建模、檢測(cè)靜態(tài)物體、精確測(cè)距。它的工作原理也很好理解，通過(guò)發(fā)射激光束來(lái)探測(cè)目標(biāo)位置、速度等特征量的雷達(dá)系統(tǒng)，具有測(cè)量精度高、方向準(zhǔn)等優(yōu)點(diǎn)。

在ADAS系統(tǒng)中，激光雷達(dá)通過(guò)透鏡、激光發(fā)射及接收裝置，基于TOF飛行時(shí)間原理獲得目標(biāo)物體位置、移動(dòng)速度等特征數(shù)據(jù)并將其傳輸給數(shù)據(jù)處理器；同時(shí)，汽車(chē)的速度、加速度、方向等特征數(shù)據(jù)也將通過(guò)CAN總線傳輸?shù)綌?shù)據(jù)處理器。

隨后，數(shù)據(jù)處理器對(duì)目標(biāo)物體及汽車(chē)本身的信息數(shù)據(jù)進(jìn)行綜合處理并根據(jù)處理結(jié)果發(fā)出相應(yīng)的被動(dòng)警告指令或主動(dòng)控制指令，以此實(shí)現(xiàn)輔助駕駛功能?，F(xiàn)在市場(chǎng)上或者自動(dòng)駕駛項(xiàng)目中主流的激光雷達(dá)，占據(jù)了自動(dòng)駕駛項(xiàng)目約90%的應(yīng)用。Google、Audi、福特和百度等公司研發(fā)的無(wú)人駕駛汽車(chē)基本都采用了激光雷達(dá)。此外，根據(jù)線束數(shù)量的多少，激光雷達(dá)又可以分為單線束激光雷達(dá)與多線束激光雷達(dá)。單線束激光主要用于規(guī)避障礙物，在測(cè)試周?chē)系K物的距離和精度上都很精確，但單線束只能平面式掃描，不能測(cè)量物體高度；多線束激光雷達(dá)成為彌補(bǔ)了單線激光雷達(dá)的不足，在維度提升和場(chǎng)景還原上有了質(zhì)的改變，可以識(shí)別物體的高度信息。

據(jù)了解，目前在國(guó)際上推出的主要有4線、8線、16線、32線和64線，多線激光雷達(dá)主要應(yīng)用于汽車(chē)的雷達(dá)成像。

無(wú)人駕駛用于控制的傳感器要么是攝像頭，要么是激光雷達(dá)，這是業(yè)界已經(jīng)達(dá)成的共識(shí)，但是究竟采用哪一種，還在爭(zhēng)論中。部分觀點(diǎn)認(rèn)為，兩者之間并沒(méi)有那么對(duì)立，兩個(gè)技術(shù)各有優(yōu)劣，互相作為補(bǔ)充是現(xiàn)階段相對(duì)可以實(shí)現(xiàn)的路線。從更深層次來(lái)看，傳感器的選擇其實(shí)是自動(dòng)駕駛路線選擇的問(wèn)題。如果將自動(dòng)駕駛擬人化，那么基本上不需要激光雷達(dá)了。車(chē)輛依靠自身的知識(shí)庫(kù)、規(guī)則庫(kù)即可完成周?chē)h(huán)境的動(dòng)態(tài)判斷和車(chē)輛控制。

有觀點(diǎn)認(rèn)為，兩者之間的問(wèn)題是在現(xiàn)實(shí)的行業(yè)發(fā)展中哪一方更被側(cè)重。以Tesla例，其偏重?cái)z像頭以及毫米波傳感器。但由于目前Tesla事故頻發(fā)，導(dǎo)致越來(lái)越多的企業(yè)對(duì)這種成本相對(duì)較低、且易于推廣的方式開(kāi)始產(chǎn)生質(zhì)疑。此外，媒體稱(chēng)目擊到Tesla在北美開(kāi)始測(cè)試搭載激光雷達(dá)的model系列。自動(dòng)駕駛是個(gè)系統(tǒng)工程，傳感器必不可少也不能獨(dú)立工作，基于現(xiàn)實(shí)的完美配合才能使自動(dòng)駕駛走得越快越遠(yuǎn)越好。
來(lái)源：cntronics