智能网联汽车概论(含实验指导)第二章-智能网联汽车环境感知系统

第2章

智能网联汽车环境感知系统目录环境感知系统的基础知识环境感知传感器环境感知系统在智能网联汽车中的实际应用环境感知系统的基础知识011.1环境感知系统的定义环境感知包括外界感知和自身感知。外界感知的主要目的是感知外在环境，包括静态环境感知和动态环境感知。自身感知的主要目的是感知自身的运动状态，包括位置、朝向、速度等。1.2智能网联汽车环境感知对象行车路径周边物体驾驶状态驾驶环境1.3环境感知系统的组成环境感知系统包括信息采集单元、信息处理单元及信息传输单元三大模块。1.3环境感知系统的组成（1）信息采集单元对环境的感知和判断是智能网联汽车工作的前提与基础，感知系统获取周围环境和车辆信息的实时性及稳定性，直接关系到后续检测或识别准确性和执行有效性。（2）信息处理单元信息处理单元主要是对信息采集单元输送来的信号，通过一定的算法对道路、车辆、行人、交通标志、交通信号等进行识别。（3）信息传输单元信息处理单元对环境感知信号进行分析后，将信息送入传输单元，传输单元根据具体情况执行不同的操作，实现车辆与车辆之间的信息共享。环境感知传感器022.1传感器的定义根据中华人民共和国国家标准(GB/T7665--2005)《传感器通用术语》的定义：能感受规定的被测量并按照一定的规律转换成可用输出信号的器件或装置。传感器是一种以一定的精确度把被测量转换为与之有确定对应关系的、便于应用的某种物理量的测量装置。（1）传感器是测量装置，能完成检测任务；（2）输入量是某一被测量。可能是物理量，也可能是化学量、生物量等；（3）输出量是某种物理量；（4）输入输出有对应关系。且应有一定的精确度。2.2传感器的组成传感器一般是利用某些物质的物理、化学和生物的特性或原理按照一定的制造工艺研制出来的。由于传感器的作用、原理、制造的工艺等不同.所以它们有较大的差别。传感器一般由敏感元件、转换元件、转换电路3部分组成。2.3汽车传感器的特点适应性强，耐恶劣环境；抗干扰能力强；稳定性和可靠性高；性价比高，适应大批量生产。2.4环境感知传感器的类型按照智能网联汽车获取交通环境信息的途径，可将环境感知传感器分为被动环境感知传感器和主动环境感知传感器。被动环境感知传感器自身不会发射信号，而是通过接收外部反射或辐射的信号获取环境信息，如视觉传感器（单/双/三目摄像头、环视摄像头）等。主动环境感知传感器可以主动向外部环境发射信号进行环境感知，如超声波传感器、毫米波雷达和激光雷达等。智能传感器的性能特点，见表2-1。2.4环境感知传感器的类型2.5环境感知传感器的配置智能汽车环境感知传感器主要有超声波雷达传感器、毫米波雷达、激光雷达、单/双/三目摄像头、环视摄像头等，它们在智能网联汽车上的配置与自动驾驶级别有关，自动驾驶级别越高，配置的传感器越多。2.6环境感知传感器对比超声波雷达传感器、毫米波雷达、激光雷达和视觉传感器作为主要的环境感知传感器，它们的选择需要综合考虑其性能特点和性价比，它们之间的比较见表2-2。2.6环境感知传感器的结构原理智能网联汽车，通过多种车载传感器实现对周围道路环境的环境感知。其主要环境感知技术包括基于图像识别的环境感知技术、基于激光雷达的环境感知技术、基于多源传感器融合的环境感知技术。智能网联汽车环境感知系统就像人类的“眼睛”“耳朵”和“鼻子”等感官系统一样是智能汽车实现自动驾驶决策与控制的信息来源。传感器外界信息感官大脑肌体计算机执行机构2.7

环境感知传感器的应用视觉传感器超声波传感器毫米波雷达激光雷达2.8多传感器融合技术对于智能网联汽车而言，要想精确获得车辆自身状态和外界交通环境的信息，也不能依靠单一的传感器，而是由多个同样的传感器或者多个不同类型的传感器共同获取信息数据，这些传感器能够起到互补和冗余的作用，这项技术被称作多传感器融合技术。环境感知系统在智能网联汽车中的实际应用033.1道路识别道路识别就是把真实的道路通过环境感知传感器转换成汽车能认识的道路，供智能网联（自动驾驶）汽车行驶；或通过视觉传感器识别出车道线，提供车辆在当前车道中的位置，帮助智能网联汽车提高行驶的安全性。3.2车辆识别根据车辆的颜色、轮廓、对称性等特征将车辆与周围的背景区别开来。3.3行人识别行人识别是采用安装在车辆前方的视觉传感器采集前方场景的图像信息，通过分析处理这些图像信息，实现对行人的识别。3.4交通标志识别道路交通标志作为重要的道路交通安全附属设施，可向驾驶员提供各种引导和约束信息，驾驶员实时地、正确地获取交通标志信息，是保障行车安全的前提。3.5交通信号灯识别智能网联汽车的交通信号灯识别系统包括检测和识别两个环节。首先是定位交通信号灯，通过车载摄像机（视觉传感器），