汽车基础环境部件及标定 10

智能网联汽车环境感知技术介绍项目1：智能网联汽车传感器技术介绍主讲老师：XXX01学习情境LearningSituation02学习目标LearningObjectives03资料收集DataCollection06课堂总结Summary目录05课堂练习Afterclasstraining04思政专栏IdeologicalandPoliticalColumn学习情境LearningSituationPART01学习情境经过你上次对智能网联汽车的介绍后，客户对环境感知技术比较感兴趣。领导安排你给客户科普关于智能传感器在汽车上的种类和应用，你作为一名技术员，需要向客户讲解智能网联汽车传感器的类型和作用，帮助客户理解智能传感器在智能网联汽车上的应用通用自动驾驶汽车学习目标LearningObjectivesPART02学习目标素养目标1.培养创新思维和解决问题的能力；2.鼓励尝试新方法和探索未知领域；3.理解智能网联汽车技术涉及的跨学科性质，增加知识储备。1.能叙述环境感知的定义和对象。2.能区分不同的环境感知传感器及其特点。3.能对比不同传感器的特点。4.能叙述多传感器融合的概念、类型和算法；5.能说出常见环境感知传感器配置方案。知识目标资料收集DataCollectionPART03一、环境感知传感器的概述环境感知模块处在自动驾驶系统的上游，通过对来自不同传感器的数据的分析，将分析结果传递给规划决策控制模块，以实现车辆的自动驾驶。1.环境感知的定义环境感知技术是通过安装在智能网联汽车上的智能传感器，对道路、车辆行人、交通标志、交通信号灯等进行检测和识别，主要应用于高级驾驶辅助系统（ADAS）和自动驾驶系统，保障智能网联汽车安全、准确到达目的地。一、环境感知传感器的概述2.环境感知传感器的对象智能网联汽车环境感知对象主要包括道路、行人、周边物体、驾驶状态检测、驾驶环境检测等一、环境感知传感器的概述（1）道路：道路分为结构化道路和非结构化道路，结构化道路的道路识别包括道路边界和各种车道线标识线；非结构化道路的行驶路径识别主要是可行驶路径的确认。（2）周边物体：周边物体识别主要包括车辆、行人、地面上可能影响汽车通过和安全行驶的其他各种移动或静止物体的识别、各种交通标志和交通信号灯的识别。一、环境感知传感器的概述（3）驾驶状态检测：驾驶状态检测主要包括驾驶员自身状态、主车自身行驶状态和周边车辆行驶状态的监测（4）驾驶环境检测。驾驶环境检测主要包括路面状况、道路交通拥堵情况、天气状况的检测。一、环境感知传感器的概述智能网联汽车环境的感知对象既有运动状态，也有静止状态。对移动的对象，对于移动的目标，不仅要检测，还要对其轨迹（位置）进行追踪，并根据追踪结果，预测该目标下一步的轨迹（位置）。二、车载感知系统的类型车载感知系统的设计主要是为车辆提供全面的环境信息，以支持安全、高效的驾驶决策。整个系统通常分为三个主要部分：环境感知、车身定位感知和网联感知。1）环境感知这部分是车载感知系统的核心，负责监测车辆周围的环境，包括道路、交通状况、行人、其他车辆、障碍物等。使用的传感器包括毫米波雷达、激光雷达、摄像头、超声波雷达等，它们共同工作以提供360°的环境视图。二、车载感知系统的类型（2）车身定位感知车身定位感知确保车辆能够准确地知道自己在道路上的位置。主要依赖全球卫星导航系统、惯性测量单元、车轮编码器等传感器来确定车辆的精确位置、速度和方向。二、车载感知系统的类型（3）网联感知网联感知，也称为车联网（V2X）技术，允许车辆与其他车辆、基础设施、行人和网络进行通信。通过这种通信，车辆可以接收到交通信号、道路状况、事故信息等实时数据，从而提高驾驶安全性和效率。网联感知包括车辆对车辆（V2V）、车辆对基础设施（V2I）、车辆对行人（V2P）和车辆对网络（V2N）的通信。三、车载感知系统传感器的类型智能网联汽车车载感知系统传感器类型如下：车载感知系统传感器类型三、车载感知系统传感器的类型超声波雷达超声波雷达，是一种利用超声波测算距离的雷达传感器装置，在车上已有的传感器中，超声波雷达是最常见的传感器。因为在短距离测量中，超声波测距传感器具有非常大的优势，所以多用在倒车雷达上。1.超声波雷达三、车载感知系统传感器的类型毫米波雷达毫米波雷达是指工作在毫米波频段的雷达。毫米波是指长度为1~10mm的电磁波，对应的频率为30~300GHz；主要用于自适应巡航控制系统、自动制动辅助系统、盲区监测系统、行人检测等。2.毫米波雷达三、车载感知系统传感器的类型激光波雷达光雷达又称光学雷达，激光雷达是工作在光波频段的雷达，它利用光波频段的电磁波先向目标发射探测信号，然后将其接收到的同波信号与发射信号相比较，从而获得目标的位置（距离、方位和高度）、运动状态（速度、姿态）等信息，实现对目标的探测、跟踪和识别。3.激光雷达三、车载感知系统传感器的类型摄像头摄像头主要由光源、镜头、图像传感器、模/数转换器、图像处理器等组成，是一种能够获取环境图像信息的传感器，也是智能网联汽车中最重要的传感器之一。4.摄像头三、车载感知系统传感器的类型组合导航组合导航技术一般指的是采用两种或两种以上具有测量特性优势互补的导航系统对同一信息源进行测量，从而获得更高导航精度的技术。通常情况下，一种导航系统提供短时精度高的信息，另一种导航系统提供长期稳定性高的信息。采用组合导航技术的导航系统为组合导航系统。组合导航系统比单一的导航系统在导航精度上具有更大的优势。5.组合导航三、车载感知系统传感器的类型车载单元车载单元(On-BoardUnit，OBU)，是车辆通信系统中的一个关键组件，它负责在车辆与其他车辆、路侧基础设施、行人以及网络之间建立通信连接。OBU通常集成了多种通信技术，以支持不同的通信需求和场景。5.车载单元四、不同的传感器的对比不同的传感器有着不同的特性，各自都有优缺点，因此也适用于不同的任务。不同传感器的对比见表四、不同的传感器的对比五、多传感器融合技术对于不同的自动驾驶级别和不同的应用场景，单一的传感器难以满足复杂行驶路况信息的采集。为解决单一传感器造成信息不足的问题，提高决策规划的快速性和正确性，提高系统的冗余度和容错性，多传感器融合技术应运而生。五、多传感器融合技术多传感器融合技术多传感器信息融合（Multi-sensorInformationFusion,MSIF），就是利用计算机技术将来自多传感器或多源的信息和数据，在一定的准则下加以自动分析和综合，以完成所需要的决策和估计而进行的信息处理过程。多传感器信息融合是用于包含处于不同位置的多个或者多种传感器的信息处理技术。1.多传感器融合技术五、多传感器融合技术多传感器融合原理如图（1）多个不同类型传感器（有源或无源）收集观测目标的数据；（2）对传感器的输出数据进行特征提取的变换，提取代表观测数据的特征矢量；（3）对特征矢量进行模式识别处理，完成各传感器关于目标的说明；（4）将各传感器关于目标的说明数据按同一目标进行分组，即关联；（5）利用融合算法将目标的各传感器数据进行合成，得到该目标的一致性解释与描述。2.多传感器融合原理五、多传感器融合技术根据多传感器融合的原理，可以知道，多传感器信息融合需要利用计算机技术将来自多传感器或多源的信息和数据，在一定的准则下加以自动分析和综合。因此多传感器融合需要硬件同步和软件同步，软件同步又包括时间同步和空间同步。3.多传感器融合要求五、多传感器融合技术（1）前融合算法前融合算法在原始层把数据都融合在一起，融合好的数据就好比是一个超级传感器，前融合算法只有一个感知算法。对融合后的多维综合数据进行感知，从整体上来考虑信息，这样做的好处是在前端时候即可融合数据，让这些数据具有关联性。4.多传感器融合算法前融合算法五、多传感器融合技术（2）后融合算法后融合算法是指每个传感器都有自己独立的感知，比如激光雷达有激光雷达的感知，摄像头有摄像头的感知，毫米波雷达也会做出自己的感知。然后每个传感器各自独立处理生成的目标数据，最后当所有传感器完成目标数据生成后，再由主处理器进行数据融合。4.多传感器融合算法后融合算法六、常见环境感知传感器配置方案（1）奥迪A8环境感知传感器的配置奥迪A8智能传感器的配置。它配置了1个4线束激光雷达、1个前视摄像头、4个鱼眼摄像头、1个远程毫米波雷达、2个中程毫米波雷达、12个超声波雷达，属L3级自动驾驶。奥迪A8智能传感器的配置六、常见环境感知传感器配置方案（2）沃尔沃XC90环境感知传感器的配置沃尔沃与优步联合开发的XC90自动驾驶汽车智能传感器的配置，它配置了前视摄像头、侧视摄像头、后视摄像头、超声波雷达、毫米波雷达和激光雷达。XC90自动驾驶汽车传感器的配置六、常见环境感知传感器配置方案（3）特斯拉环境感知传感器的配置特斯拉电动汽车智能传感器的配置，它配置了1个三目摄像头、2个侧前视摄像头、2个侧后视摄像头，1个后视摄像头、1个毫米波雷达和12个超声波雷达，属于L3级自动驾驶。侧前视摄像头和侧后视摄像头的覆盖范围相互重叠，确保探测范围无盲区。。特斯拉电动汽车智能传感器的配置六、常见环境感知传感器配置方案（4）谷歌第5代无人驾驶汽车环境感知传感器的配置谷歌第5代无人驾驶汽车环境感知传感器的配置。谷歌第5代无人驾驶汽车智能传感器的配置思政专栏PART04IdeologicalandPoliticalColumn思政专栏李斌和蔚来汽车在智能电动汽车和自动驾驶技术领域的成就，是中国科技创新和产业升级的一个缩影。他们的故事彰显了中国企业家的远见卓识和不懈努力，展现了中国在全球科技竞争中不断崛起的力量。在李斌的带领下，蔚来汽车不仅推动了视觉传感器技术的国产化，更是在全球范围内推动了智能电动汽车的发展。他们的成功，不仅为中国汽车产业的发展树立了新的标杆，也为全球智能交通的未来描绘了美好的蓝图。这一成就的取得，是中国科技工作者智慧的结晶，是中国制造向中国创造转变的生动实践。它告诉我们，创新是推动社会进步和国家发展的关键动力。在全球化的今天，中国企业的创新精神和实践能力正在成为国家的核心竞争力。创新精神：蔚来汽车和李斌在智能电动领域的全球征程蔚来汽车CEO李斌课后练习AfterclasstrainingPART05课后练习（1）以下哪个传感器可以提供车辆周围环境的三维信息（）？A.雷达传感器B.超声波传感器C.激光雷达D.红外传感器（2）智能网联汽车环境感知对象主要包括（）。A.行驶路径识别B.周边物体识别C.驾驶状态检测D.人脸识别（3）下列选项对激光雷达的描述不正确的是（）。A.成本高B.精度高C.性能不受天气影响D.可以实时建模1.不定项选择题

C

ABC

C课后练习（1）智能网联汽车的传感器系统包括摄像头、毫米波雷达、激光雷达和超声波雷达等。（

）（2）智能网联汽车的环境感知传感器仅用于检测道路和交通标志，不涉及对行人和周边物体的识别。（

）（3）多传感器融合技术的核心是通过硬件同步和软件同步，将不同传感器的数据进行综合处理，以提高系统的冗余度和容错性。（

）2.判断题

×√√课后练习请简述智能网联汽车中常见的环境感知传感器配置方案有哪些？请列举至少两种，并简述其特点。3.简答题

（1）奥迪A8的环境感知传感器配置：配置：1个4线束激光雷达、1个前视摄像头、4个鱼眼摄像头、1个远程毫米波雷达、2个中程毫米波雷达、12个超声波雷达。特点