智能网联汽车传感器装调

智能网联汽车传感器装调1雷达传感器安装与调试01学习目标CONTENTE知识目标:掌握激光雷达、毫米波雷达和超声波雷达等雷达传感器的结构组成、分类、原理、特点和功用；掌握激光雷达、毫米波雷达和超声波雷达的电路原理、连接方法和网络配置等。02学习目标CONTENTE能力目标:能对各种雷达传感器进行标定，并对标定参数进行读取；能对雷达传感器的原始数据进行获取与查看；能对雷达传感器的功能是否正常进行调试。激光雷达传感器的认知01毫米波雷达传感器认知02学习内容CONTENTE激光雷达安装与调试02激光雷达传感器的认知011雷达传感器安装与调试激光雷达LiDAR(LightLaserDetectionandRanging)，是一种主动传感器，主动发射电磁波激光束，探测反射波，通过计算反射时间和反射波特征探测目标的距离和速度等信息。定义激光雷达传感器的认知三角测距法激光器发射一束激光，被物体A反射后，照射到图像传感器的A’，这样就形成了一个三角形，通过解算可以求出物体A到激光器的距离。激光束被不同距离的物体反射后，形成不同的三角形。物体距离不断变远，反射激光在图像传感器上的位置变化会越来越小，也就是越来越难以分辨。这正是三角测距的一大缺点，物体距离越远，测距误差越大。原理激光雷达传感器的认知飞行时间（TOF）测距法激光器发出激光时，计时器开始计时，接收器接收到反射回来的激光时，计时器停止计时，得到激光传播的时间后，通过光速一定这个条件，很容易计算出激光器到障碍物的距离。由于光速传播太快了，要获取精确的传播时间太难了。所以这种激光雷达自然而然成本也会高很多，但是测距精度很高。原理激光雷达传感器的认知机械激光雷达使用机械部件旋转来改变发射角度，这样导致体积过大，加工困难，且长时间使用电机损耗较大。但由于机械激光雷达是最早开始研发的，所以现在成本较低，大多数无人驾驶公司使用的都是机械激光雷达。机械VS固态分类激光雷达传感器的认知MEMS激光雷达Micro-Electro-MechanicalSystem将原本激光雷达的机械结构通过微电子技术集成到硅基芯片上。本质上而言MEMS激光雷达是一种混合固态激光雷达，并没有做到完全取消机械结构。机械VS固态分类激光雷达传感器的认知相控阵激光雷达OPA--opticalphasedarray通过改变发射阵列中每个单元的相位差，合成特定方向的光束。经过这样的控制，光束便可对不同方向进行扫描。雷达精度可以做到毫米级机械VS固态Flash激光雷达以一次脉冲向全视野发射，利用飞行时间成像仪接收反射信号并成像，发射的激光波长是关键因素分类激光雷达传感器的认知相控阵激光雷达OPA--opticalphasedarray通过改变发射阵列中每个单元的相位差，合成特定方向的光束。经过这样的控制，光束便可对不同方向进行扫描。雷达精度可以做到毫米级机械VS固态Flash激光雷达以一次脉冲向全视野发射，利用飞行时间成像仪接收反射信号并成像，发射的激光波长是关键因素分类激光雷达传感器的认知单线VS多线RPLIDARA1分类激光雷达传感器的认知单线激光雷达是指激光源发出的线束是单线的雷达，通过电机的旋转，获得一条线束，只能检测同一个高度的障碍物。RS-LiDAR-32分类激光雷达传感器的认知单线VS多线多线激光雷达是指同时发射及接收多束激光的激光旋转测距雷达，可以识别物体的高度信息并获取周围环境的3D扫描图。目前有8线、16线、32线、64线和128线之分。优点分辨率高。激光雷达可以获得极高的角度、距离和速度分辨率，这意味着激光雷达可以利用多普勒成像技术获得非常清晰的图像。精度高。激光直线传播、方向性好、光束非常窄，弥散性非常低，因此激光雷达的精度很高。抗有源干扰能力强。与微波、毫米波雷达易受自然界广泛存在的电磁波影响的情况不同，自然界中能对激光雷达起干扰作用的信号源不多，因此激光雷达抗有源干扰的能力很强。缺点成本高雨衰和雾霾颗粒激光雷达的穿透性也不如毫米波特点激光雷达传感器的认知目标检测建图应用激光雷达传感器的认知毫米雷达传感器的认知021雷达传感器安装与调试雷达，Radar---radiodetectionandranging，无线电探测和测距，即用无线电的方法发现目标并测定它们的空间位置。雷达发射电磁波对目标进行照射并接收其回波，由此获得目标至电磁波发射点的距离、距离变化率（径向速度）、方位、高度等信息。毫米波雷达，是工作在毫米波波段（millimeterwave）的雷达，通常是指30～300GHz(波长为1～10mm)频段。定义毫米波雷达传感器的认知单片微波集成电路（MMIC）芯片包括多种功能电路，如低噪声放大器（LNA）、功率放大器、混频器、检波器、调制器、压控振荡器(VCO)、移相器、包括收发系统中的发送(TX)和接收(RX)射频(RF)组件，以及时钟等模拟组件，还有模数转换器(ADC)、微控制器(MCU)和数字信号处理器(DSP)等数字组件。原理毫米波雷达传感器的认知21天线高频PCB板主要包括天线、收发模块和信号处理模块。毫米波雷达天线的主流方案是微带阵列，即将高频PCB板集成在普通的PCB基板上实现天线的功能，需要在较小的集成空间中保持天线足够的信号强度。原理毫米波雷达传感器的认知测距：（TOF）通过给目标连续发送毫米波信号，然后用传感器接收从物体返回的毫米波，通过探测毫米波的飞行（往返）时间来得到目标物距离。原理毫米波雷达传感器的认知测速：根据多普勒效应，通过计算返回接收天线的雷达波的频率变化就可以得到目标相对于雷达的运动速度，简单地说就是相对速度正比于频率变化量测方位角：通过并列的接收天线收到同一目标反射的雷达波的相位差计算得到目标的方位角。原理毫米波雷达传感器的认知按照测量的距离划分为：-近距离（SRR），一般探测距离小于60m-中距离（MRR），一般探测距离为100m左右；-远距离（LRR），探测距离一般大于200m。

有的企业只分为近距离雷达和远距离雷达，具体探测距离以产品说明书为准。分类毫米波雷达传感器的认知按照频段划分：-24GHz（用于短中距离雷达，15-30米）-77GHz（用于长距离雷达，100-200米）分类毫米波雷达传感器的认知当前毫米波雷达目标探测劣势：无法成像，无法进行图像颜色识别；对横向目标敏感度低，例如：对横穿车辆检测效果不佳；行人反射波较弱，对行人分辨率不高，探测距离近；对高处物体以及小物体检测效果不佳；覆盖区域呈扇形，有盲点区域相比于摄像头和激光雷达，毫米波雷达的优势全天候、全天时工作特性-不论昼夜，不受天气状况限制，即使雨雪天都能正常工作；环境适应性强，不良天气环境下仍能正常工作-穿透能力强，雨、雾、灰尘等对毫米波雷达干扰较小；测速，测距能力强；特点毫米波雷达传感器的认知24G毫米波安装在汽车侧面和尾部，运用于盲区防撞报警（BSD）、变道辅助（LCA）、开门辅助、倒车防撞报警为主；77G毫米波可安装在汽车前方侧方，用于前防撞预警、自动巡航（ACC）、智能制动（AEBS）、横向来车预警。应用毫米波雷达传感器的认知24G毫米波安装在汽车侧面和尾部，运用于盲区防撞报警（BSD）、变道辅助（LCA）、开门辅助、倒车防撞报警为主；77G毫米波可安装在汽车前方侧方，用于前防撞预警、自动巡航（ACC）、智能制动（AEBS）、横向来车预警。应用毫米波雷达传感器的认知雷达传感器的安装与调试031雷达传感器安装与调试。实践内容3.雷达传感器安装与调试请查阅相关技术文档，完成激光雷达传感器安装与调试！。实践内容3.雷达传感器安装与调试毫米波雷达接口集成了CAN端子，供电后读取按照通信协议读取即可，关于CAN协议读取的方法，可以参考线控底盘部分。2视觉传感器安装与调试01学习目标CONTENTE知识目标:掌握单目、双目和RGBD等摄像头的组成、分类、原理、特点和功用；掌握单目、双目和RGBD等摄像头的电路原理、连接方法和网络配置；掌握摄像头的标定方法与步骤；。02学习目标CONTENTE能力目标:能对各种视觉传感器进行标定，并对标定参数进行读取；能对各种视觉传感器的原始数据进行获取与查看；能对各种视觉传感器的功能是否正常进行调试；单目传感器的认知01深度视觉传感器认知02学习内容CONTENTE视觉传感器安装与调试031.单目视觉传感器的认知012视觉传感器安装与调试结构1.单目视觉传感器的认知镜头组（lens）-镜头组由光学镜片、滤光片和保护膜等组成；图像传感器-CMOS感光元件-MOS图像传感器（CIS）是模拟电路和数字电路的集成。主要有四个组件构成：微透镜、彩色滤光片（CF）、光电二极管（PD）、像素设计；DSP（数字信号处理芯片）物体通过镜头（LENS）生成光学图像投射到图像传感器上，光信号转变为电信号，再经过A/D（模数转换）后变为数字图像信号，最后送到DSP（数字信号处理芯片）中进行加工处理，由DSP将信号处理成特定格式的图像传输到显示屏上进行显示。）原理1.单目视觉传感器的认知前置主摄像头（×3）探测距离：250m/150m/60m前侧视摄像头（×2）探测距离：80m后侧视摄像头（×2）探测距离：100m后视摄像头（×1）探测距离：50m布局/分类1.单目视觉传感器的认知车载摄像机是实现众多预警、识别类ADAS功能的基础，是目前最便宜也是最常用的车载传感器之一。根据功能不同需要4个到8个摄像头，应用在车道监测、盲点监测、障碍物监测、交通标志识别、行人识别、疲劳驾驶监测、倒车影像、360全景影像等等。应用1.单目视觉传感器的认知应用了机器学习和人工智能算法的图像识别技术让自动驾驶汽车可以分辨道路上的车道、车辆、行人和交通标志等，是自动驾驶汽车进行决策的重要依据。

在目标识别的基础上，车载摄像头可以实现测距和测速等功能。距离测算为自动驾驶汽车的碰撞预警、自适应巡航等功能提供决策数据源应用1.单目视觉传感器的认知特斯拉以视觉为主的自动驾驶方案应用1.单目视觉传感器的认知特斯拉纯视觉自动驾驶解决方案是特斯拉在2021年推出的一种基于摄像头的自动驾驶系统，它不再依赖于毫米波雷达等其他传感器。特斯拉的纯视觉方案采用了HydraNets结构，将八颗摄像头的图像输入到一个神经网络中，实现对3D环境的感知和建模。特斯拉还利用了自研的超级计算机Dojo和AI芯片D1来提升自动驾驶系统的性能和效率。IntelMobileye自动驾驶方案应用1.单目视觉传感器的认知IntelMobileye视觉自动驾驶方案是一种基于摄像头的自动驾驶系统，它利用先进的人工智能技术和高性能芯片来实现对道路环境的感知、规划和控制。Mobileye的目标是通过视觉方案来达到L4级别的自动驾驶，而不依赖于雷达或激光雷达等其他传感器。Mobileye的视觉方案已经在全球多个城市进行了开放道路测试，并且已经集成到了超过1.25亿辆汽车中相比于毫米波雷达，目前摄像头的主要优势在于：--目标识别与分类

-目前普通的3D毫米波雷达仅可以检测到前方是否有障碍物，而无法精准识别障碍物的大小和类别；例如：各类车道线识别、红绿灯识别以及交通标志识别等；--可通行空间检测（FreeSpace）-对车辆行驶的安全边界（可行驶区域）进行划分，主要对车辆、普通路边沿、侧石边沿、没有障碍物可见的边界、未知边界进行划分；--对横向移动目标的探测能力，比如对十字路口横穿的行人以及车辆的探测和追踪；--定位与地图创建-即视觉SLAM技术，技术更加成熟，也更有应用前景；特点1.单目视觉传感器的认知在自动驾驶系统中，激光雷达与摄像头感知作用比较类似，但相比激光雷达，其优势为：--红绿灯识别及交通标示识别--成本优势，且算法及技术成熟度比较高--物体识别率高特点1.单目视觉传感器的认知劣势--受天气、光照变化影响大，极端恶劣天气下视觉传感器会失效；--测距/测速性能不如激光雷达和毫米波雷达，一般都进行融合；特点1.单目视觉传感器的认知2.深度视觉传感器的认知022视觉传感器安装与调试深度相机又称之为3D相机，顾名思义，就是通过该相机能检测出拍摄空间的景深距离，也就是三维的位置和尺寸信息，使得整个计算系统获得环境和对象的三维立体数据。这也是与普通摄像头最大的区别。定义2.深度视觉传感器的认知结构光(Structured-light)，代表公司有奥比中光，苹果(PrimeSense)，微软Kinect-1，英特尔RealSense,MantisVision等。双目视觉(Stereo)，代表公司LeapMotion，ZED，大疆;光飞行时间法(TOF)，代表公司微软Kinect-2，PMD，SoftKinect，联想Phab。分类2.深度视觉传感器的认知其原理是基本原理是，通过近红外激光器，将具有一定结构特征的光线投射到被拍摄物体上，再由专门的红外摄像头进行采集。这种具备一定结构的光线，会因被摄物体的不同深度区域，而采集不同的图像相位信息，然后通过运算单元将这种结构的变化换算成深度信息，以此来获得三维结构。结构光(Structured-light)原理2.深度视觉传感器的认知顾名思义是测量光飞行时间来取得距离，具体而言就是通过给目标连续发射激光脉冲，然后用传感器接收从反射光线，通过探测光脉冲的飞行往返时间来得到确切的目标物距离。TOF原理2.深度视觉传感器的认知双目立体视觉(BinocularStereoVision)是机器视觉的一种重要形式，它是基于视差原理并利用成像设备从不同的位置获取被测物体的两幅图像，通过计算图像对应点间的位置偏差，来获取物体三维几何信息的方法。双目Stereo原理2.深度视觉传感器的认知特点2.深度视觉传感器的认知注意：像特斯拉，小鹏P7装的三目摄像头和Stereocamera有很大差别，首先三目的三颗摄像头不是为了提供立体视觉/测距，三目的每个摄像头fov都不一样，每一颗都有各自的使用场景。而在传统双目视觉里面，两颗摄像头是一样的，图像使用特征点计算的算法之后可以用来测距应用2.深度视觉传感器的认知EyeSight驾驶辅助系统是通过双目立体摄像头立体有效地掌握环境状况，必要时进行主动制动的驾驶辅助系统。斯巴鲁很早就提出了提前预测危险、减轻碰撞伤害的“预防安全”理念，并以此为基础进行系统开发。应用2.深度视觉传感器的认知斯巴鲁EyeSight驾驶辅助系统3.视觉传感器安装与调试032视觉传感器安装与调试。实践内容3.视觉传感器安装与调试请查阅相关技术文档，完成视觉传感器安装与调试！3定位传感器安装与调试01学习目标CONTENTE知识目标:掌握GPS、IMU和组合惯导的定位原理、特点和功用。掌握IMU、组合惯导的标定方法。掌握GPS、IMU和组合惯导电路原理、连接方法和网络配置。02学习目标CONTENTE能力目标:能对各种定位传感器进行标定，并对标定参数进行读取；能对各种定位传感器的原始数据进行获取与查看；能对各种定位传感器的功能是否正常进行调试；GPS传感器认知01IMU传感器认知02学习内容CONTENTE组合惯导传感器认知03定位传感器安装与调试03GPS传感器的认知013定位传感器安装与调试全球导航卫星系统(GlobalNavigationSatelliteSystem，GNSS)是能在地球表面或近地空间的任何地点为用户提供全天候的三维坐标、速度以及时间信息的空基无线电导航定位系统。目前最大的GNSS系统是美国的GPS、俄罗斯的GlONASS、中国的北斗和欧盟的Galileo。定义GPS传感器的认知GPS系统包含三个部分：空间部分，地面监控部分，用户部分。空间部分主要是卫星群，向用户部分发送位置、时间等信息；地面监控部分，监视控制空间部分；用户部分接受空间部分发送的信息，根据信息计算本身的三维位置、速度和时间等。日常生活中，我们常说的GPS、或者GPS传感器其实是指GSP客户部分，即GPS接收机。组成GPS传感器的认知卫星每时每刻都在广播信号信息，它广播的信息包含两个部分:1）卫星自身的位置；2）卫星信号的发送时间。地面的终端接收设备接收到卫星信号，通过对比卫星信号的发送时间和接收时间，用它们的时间差乘以光速，就得到了终端设备到卫星的距离。原理GPS传感器的认知接收机的时间和卫星的时间都不是标准时间，相对于标准时间都有误差，这个误差就叫钟差。GPS定位精度不够无线电信号的传播时间多少会受到传播介质的影响的。诸如云层的稀薄情况、天气好坏等都会影响到传播时间，进而影响到距离的计算。距离不准，得到的定位结果当然也不准了。特点GPS传感器的认知GPS定位精度不够信号丢失：GPS接收机在高楼周围，很容易失去某一方向、所有的卫星信号，仅依靠另外三面的卫星信号求得的定位结果，在精度上很难满足无人驾驶的需求。特点GPS传感器的认知GPS定位精度不够多路径问题：在高楼周围也可能导致原本收不到的卫星信号，经过大楼楼体的镜面反射被接收到，这种信号被称为多路径信号（Multi-PathSignal）。特点GPS传感器的认知GPS更新频率不高GPS定位的频率不怎么高，只有10Hz，即100ms才能定位一次。假设一辆汽车正以72km/h（20m/s）的速度在路上直线行驶，GPS定位的周期为100ms，则一个周期后，汽车相对于前一次定位的结果移动了20m/s*0.1s=2m，即两次的定位结果相距2米。特点GPS传感器的认知RTK（Real-timekinematic，实时动态）载波相位差分技术，是实时处理两个测量站载波相位观测量的差分方法，将基准站采集的载波相位发给用户接收机，进行求差解算坐标，RTK能够提高卫星导航的定位精度达到厘米级。差分GPS可以解决定位的精度问题，但是解决不了遮挡和反射问题。RTKGPS传感器的认知最简单的高精度定位系统由4G模块、RTK接收机、IMU组成。4G模块接收千寻的改正数数据，RTK接收机接收卫星信号并把改正数导入RTK算法，得出精确的位置。RTKGPS传感器的认知IMU传感器的认知023定位传感器安装与调试惯性测量单元（InertialMeasurementUnit,IMU）可以直接测量载体相对于惯性空间的三轴加速度和三轴角速度（6-DoF），是可以短时给出置信度较高的相对位移和航向角变化的传感器。在自动驾驶所涉及的传感器中，IMU因其不受外部环境影响而显得特别。定位领域的最后一道防线！VRU垂直参考单元(VerticalReferenceUnit)是在IMU的基础上，以重力向量作为参考，用卡尔曼或者互补滤波等算法为用户提供有重力向量参考的俯仰角、横滚角以及无参考标准的航向角。定义IMU传感器的认知AHRS（AttitudeandHeadingReferenceSystem）俗称航姿参考系统，AHRS由加速度计，磁场计，陀螺仪构成（9-DoF），用卡尔曼或者互补滤波等算法为用户提供拥有绝对参考的航向(yaw)，横滚(roll)和俯仰角（pitch)信息，这类系统用来为飞行器提供准确可靠的姿态与航行信息。第一张是绕X轴旋转roll，第二张绕Y轴旋转pitch，第三张绕Z轴旋转yaw。定义IMU传感器的认知加速度计它通过测量电容的变化来测量加速。它的微观结构看起来像这样。它有一个质量连接到一个弹簧，这是限制沿着一个方向移动和固定的外板。因此，当应用特定方向的加速度时，质量将移动，板块和质量之间的电容将发生变化。电容的这种变化将被测量、处理，并且它将对应于特定的加速度值。原理IMU传感器的认知陀螺仪‎

陀螺仪使用科里奥利效应测量角率。当质量以特定速度向特定方向移动时，当外部角度速率与绿色箭头一起出现时，就会产生力，这将导致质量的垂直位移。因此，与加速度计类似，这种位移会导致电容的变化，电容将进行测量、处理，并且它将对应于特定的角速率。‎原理IMU传感器的认知磁力计它使用霍尔效应或磁电阻效应测量地球磁场。霍尔效应是指处在磁场中的载流导体，如果磁场方向和电流方向垂直，则在与磁场和电流都垂直的方向上出现横向电场，这就是霍尔电场实际上，市场上几乎90%的传感器都使用霍尔效应，这就是它的工作原理。原理IMU传感器的认知优点：1、由于它是不依赖于任何外部信息，也不向外部辐射能量的自主式系统，故隐蔽性好，也不受外界电磁干扰的影响；2、可全天候、全时间地工作于空中、地球表面乃至水下；3、能提供位置、速度、航向和姿态角数据，所产生的导航信息连续性好而且噪声低；4、数据更新率高、短期精度和稳定性好。缺点：1、由于导航信息经过积分而产生，定位误差随时间而增大，长期精度差；2、每次使用之前需要较长的初始对准时间；3、设备的价格较昂贵；4、不能给出时间信息。

特点IMU传感器的认知安全冗余IM