智能网汽车环境感知技术的发展和研究现状
摘要:智能网联汽车终极目标是实现汽车的自动驾驶,汽车在自动驾驶过程中,需要感知异常复杂的各类交通目标,包括车辆自身位置及状态、道路、车辆、行人、各种静态或动态障碍物、交通标志物及交通信息等。为了实现这一目标,智能网联汽车必须配备具有高精尖技术含量的各类智能环境传感器及感知网络,本文尝试从两大类不同的实际使用场景出发,分析智能网联汽车主要智能传感器及无线通信技术的使用特性及适用范围。智能网联汽车在智能辅助驾驶或自动驾驶过程中,需要探测感知的主要数据包括3种:汽车近程外部环境信息、汽车自身定位及运动参数数据、车载网络通信感知的远程外部环境信息,准确获取这3种数据信息为汽车实现智能辅助驾驶甚至自动驾驶提供有力的保障。
关键词:智能网联汽车;雷达;视觉传感器;卫星通信技术
引言
智能网联汽车在最近几年发展迅速,世界各国及各大互联网及车企纷纷对此开展研究,但在其关键技术研发、人类认知领域、基础设施建设和市场规则等方面还面临着不小的挑战。尤
其,优步(Uber)的一辆自动驾驶测试车在美国发生碰撞事故后,再次将智能网联汽车推向舆论的风暴口。因此,智能网联汽车真正想要在短时间内实现民用落地还存在较大的挑战。
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1智能网联汽车的定义和特点abc汽车网
智能网联汽车是指将传统汽车与互联网、人工智能等新兴技术相结合,实现车辆之间、车辆与道路基础设施之间的智能化汽车。智能网联汽车的特点如下:智能网联汽车可以通过车辆之间、车辆与道路基础设施之间的信息交互,获取更准确、全面的道路信息,帮助驾驶员预判道路情况,避免潜在的交通事故。
2智能网联汽车环境感知技术的发展和研究现状
2.1毫米波雷达
毫米波雷达是指波长为一至十毫米的电磁波,对应频率范围为30至300GHz。毫米波雷达是工作在毫米波频段的雷达,它通过发射与接收高频电磁波来探测目标,再利用回波波形计算出探测物的距离、速度和角度等信息。毫米波频段介于微波与红外线重叠的部分,因此具备这
两种波的优势,同时也有自己的特点。与微波相较而言,毫米波分辨率更高、方向性更好、抗干扰性更强和探测性能更好;与红外线相较而言,毫米波衰减更小,对悬浮颗粒物穿透力更强,且不易受天气影响。基于以上原因,毫米波雷达具有全时性。目前车载毫米波雷达主要有24GHz(波长1.25cm,目前汽车业仍将其称为毫米波),60GHz(波长5mm),77GHz(波长3.9mm)和79GHz(波长3.8mm)四种频段。24GHz,该频段上雷达检测距离较短,一般小于60米。常用于检测近处的障碍物。在智能网联汽车系统中,可感知车辆附近的障碍物,可用于变道时提供决策和盲点监测等。60GHz,该频段雷达探测距离100米左右,可用于ACC(自适应巡航控制系统)、PCW(预碰撞警告系统)、AEB(自动紧急制动系统)等前方探测,还可应用于侧方的盲区监测、自动泊车等功能。77GHz,该频段雷达探测距离达160米以上,常用作于前方监测,安装于前保险杠上,在功能上可用于实现AEB(自动紧急制动系统)、ACC(自适应巡航控制系统)等,同时可探测障碍物的远近,速度和角度等。79GHz,该频段功能与77GHz一样,适于远距离探测。毫米波雷达可测量目标的距离、方位角等,其原理应用了多普勒效应。毫米波雷达通过发射天线发出信号后,碰到探测物反射回来,通过接收天线收到同一探测物的反射信号,分析与原信号的相位差,可以得出探测物的方位角。毫米波雷达的优点:(1)探测距离范围广。应用频段不同的毫米波雷达可分别进行近距离、中距离、远距离探测,最远可达200
米以上。(2)距离分辨率高。(3)测量精度高。(4)探测性能好。汽车行驶时,周围车辆外壳由金属等构成,电磁反射很强,不受颜、温度干扰。(5)响应速度快。(6)全时性。毫米波雷达的穿透力强,在雨天、雾天和雪天等天气也能有效工作。(7)抗干扰性强。毫米波雷达频率与周围的噪声频率不同,具有抗低频干扰的性质。毫米波雷达有如下缺点:(1)虚警问题。毫米波雷达工作在充满杂波的环境中容易造成虚警现象。(2)覆盖区域存在盲点。毫米波雷达探测范围为扇形,扇形之外即是盲区。(3)不能判别交通标志和交通信号灯。(4)不能识别道路标线。毫米波雷达的应用:(1)自适应巡航控制系统。为实现自适应巡航控制,车辆前方安置的毫米波雷达能将车辆前方道路进行扫描,得到前方车辆的相对速度与距离,控制单元再根据车速信号进行判断,当与前车距离不足时,系统利用ABS系统和发动机控制系统配合动作,使车轮适当减速并减低发动机功率,以确保与前车的安全距离。该系统在控制车辆减速时,会同时考虑舒适度,当需要加大制动力时,会发出声、光等警告,警示驾驶人主动制动。(2)自动紧急制动系统。自动紧急制动属于汽车的主动安全系统。系统利用雷达测出与前车或者障碍物的距离,然后通过数据分析单元将测出的距离与报警距离、安全距离进行比较,当小于报警距离时就进行报警提示,当小于安全距离时使汽车自动制动,从而为安全出行保驾护航。
2.2超声波雷达
常用的车载超声波雷达传感器信号频率大约为40kHz左右,其实质为一个将声音信号与交变电信号相互转化的一种装置,其结构组成为声波信号发射器、声波信号接收器及信号处理芯片。其原理非常简单,汽车与障碍物的距离为发射声波与接收声波时间间隔乘以声音在空气中传播速度再除以2。超声波电功率小,探测距离短,一般在5~10m范围内,但是超声波传感器最大的优点是成本低廉、结构简单小巧且抗干扰能力很强,对彩、光照、电磁场不敏感,可有效识别透明障碍物及漫反射差的障碍物,在夜间、灰尘烟雾、强电磁干扰及有毒恶劣环境中工作可靠。基于以上特点及成本考虑,超声波传感器特别适用于自动泊车辅助雷达系统及停车距离控制雷达系统。
2.3推进智能网联汽车道路安全测试
道路测试是智能网联汽车真正实现民用落地的必须环节。只有通过实际的道路测试,才能使技术开发人员更直观地了解到乘员与智能网联汽车之间互相存在的关系,通过进行碰撞模拟试验掌握大量的车辆碰撞数据,从而了解汽车在发生事故时存在的潜在风险,通过对碰撞数据进行合理性分析做出合理评测,使智能网联汽车在路上真正积累到必要的经验。推进智能网联汽车道路安全测试需要各部门的努力配合,首先在国家层面上,要制定推进消防车转弯半径
无人驾驶路测的相关政策,保障智能网联汽车道路安全测试的顺利实施,相关部门要密切配合,在交通管理、交通规划以及道路运行等方面做好后勤保障工作。当地政府有关部门要响应国家号召,积极推进路测的实施工作,确保无人驾驶路测时政策不受限,基础设施不受制约,只有通过多方面的配合,无人驾驶才能够在国内获得有效的普及和快速的发展。大力支持无人驾驶技术是大势所趋。
威麟h3结语
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总之,智能网联汽车的环境感知技术是有技术含量的,只有不断地完善其技术阈值,改革其环境感知技术存在的技术短板,智能网联汽车技术才能有序地发展,为日常出行提供更好的服务。
参考文献
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