自動駕駛常用傳感器概要介紹
發布時間:2018-07-05 責任編輯:wenwei
【導讀】自動駕駛技術涉及的環境感知傳感器主要包括視覺類攝像機(包括單目、雙目立體視覺、全景視覺及紅外相機)和雷達類測距傳感器(激光雷達、毫米波雷達、超聲波雷達等),如圖1所示。這些傳感器目前都可以找到開源的SDK快速開發。小可根據這幾年的開發經驗,特此整理了目前常用傳感器的一些API,方便初學者節省開發時間。
當dang然ran,對dui於yu可ke以yi根gen據ju需xu求qiu自zi主zhu定ding製zhi傳chuan感gan器qi的de土tu豪hao公gong司si而er言yan,本ben篇pian顯xian得de多duo餘yu,請qing繞rao行xing。本ben篇pian主zhu要yao適shi用yong於yu自zi動dong駕jia駛shi初chu級ji開kai發fa者zhe,主zhu要yao麵mian向xiang高gao校xiao和he科ke研yan院yuan所suo的de研yan究jiu人ren員yuan,以yi性xing能neng為wei主zhu,較jiao少shao考kao慮lv成cheng本ben問wen題ti。筆bi者zhe主zhu要yao基ji於yuLinux係統進行開發,所介紹的API均以Ubuntu14.04及以上版本為準(4月份出Ubuntu18.04了,2年一個穩定版本,值得期待)。

圖1 自動駕駛主流傳感器
單目攝像機
首推AVT工業相機,國內代理商較多。包含的相機種類較為齊全,接口包括1394火線接口、網口接口等,價格從幾千元到幾萬元不等。
應用:單目相機的應用開發主要包括特征類符號的檢測與識別,如車道線檢測、交通標誌識別、交通燈識別、xingrenhecheliangjiancedeng,jiyujiqixuexideshijiaojisuanzaizidongjiashipujizhiriyidinghuishibibukeshaodebufen,jinguanmuqianlaishuoshijiaojiancekekaoxingbingbushihengao,zaiyijiguangleidaweizhuyaoganzhishouduandezidongjiashicheliangzhongyingyongbingweidadaoyuqi。

圖2 路麵及車輛識別
雙目攝像機
應用於室外場景的雙目視覺確實不多見,筆者之前用過的bumblebee雙目也是應用於室內場景,之後接觸了ZED相機也是室內比較好用(畢竟基線長度固定了,就那麼短!)。建jian議yi用yong於yu室shi外wai做zuo視shi覺jiao裏li程cheng計ji或huo者zhe識shi別bie類lei算suan法fa的de,自zi行xing搭da建jian雙shuang目mu傳chuan感gan器qi,在zai保bao證zheng同tong步bu觸chu發fa的de情qing況kuang下xia,根gen據ju具ju體ti需xu求qiu確que定ding基ji線xian長chang度du。雙shuang目mu視shi覺jiao繞rao不bu開kai視shi差cha圖tu和he雙shuang目mu標biao定ding,目mu前qian比bi較jiao通tong用yong的de雙shuang目mu標biao定ding做zuo法fa是shi采cai用yong張zhang正zheng友you法fa,利li用yongCamera Calibration Toolbox進行標定,當然,openCV中也集成了該方法,習慣C編程的可以看下,OpenCV經典教材《學習OpenCV》中文版464頁至492頁有詳細內容,更有代碼,不多說。

圖3 雙目立體視覺標定
應用:障礙物檢測可以,限於室內,結構光,近距離;視覺裏程計確實是目前比較好的應用領域,用於路口定位等,各種開源SLAM技術中也都有應用,如ORB SLAM2,《視覺SLAM十四講》有詳細介紹和應用,好書,推薦一下。
全景相機
分為單鏡頭全景相機和多鏡頭拚接全景相機。筆者基於全景視覺的開發應用不多(當多目鏡頭使用,未完全發揮其全景優勢),2015年騰訊做街景地圖的時候貌似見過他們車上裝著一個。
應用:比bi較jiao推tui薦jian用yong全quan景jing相xiang機ji做zuo視shi覺jiao裏li程cheng計ji,視shi野ye範fan圍wei大da,特te征zheng點dian關guan聯lian度du高gao,個ge人ren始shi終zhong覺jiao得de用yong全quan景jing視shi覺jiao配pei合he組zu合he導dao航hang做zuo高gao精jing度du地di圖tu重zhong建jian是shi個ge不bu錯cuo的de選xuan擇ze,實shi現xian自zi動dong駕jia駛shi汽qi車che車che道dao級ji別bie定ding位wei,其qi他ta的de沒mei有you深shen入ru研yan究jiu。
紅外相機
紅外相機應該屬於視覺的另外一個門類,夜視效果比白晝效果好,可應用於行人、車che輛liang檢jian測ce等deng。以yi前qian覺jiao得de在zai激ji光guang雷lei達da出chu現xian以yi後hou,紅hong外wai相xiang機ji在zai自zi動dong駕jia駛shi應ying用yong中zhong處chu於yu一yi個ge比bi較jiao尷gan尬ga的de地di位wei,價jia格ge不bu菲fei且qie沒mei有you激ji光guang雷lei達da結jie果guo來lai的de直zhi接jie,使shi用yong之zhi後hou發fa現xian,在zai障zhang礙ai物wu(如人)識別上,激光離散點雲還是比不上空間上連續的圖像。另外,測試中驚奇的發現,紅外相機具體可以捕捉玻璃上的人影!細思極恐!紅外相機在一定程度上可以對發熱體進行區分,如路麵、行(xing)人(ren)等(deng),但(dan)畢(bi)竟(jing)需(xu)要(yao)後(hou)處(chu)理(li),沒(mei)有(you)激(ji)光(guang)雷(lei)達(da)利(li)用(yong)絕(jue)對(dui)高(gao)度(du)或(huo)者(zhe)梯(ti)度(du)進(jin)行(xing)障(zhang)礙(ai)物(wu)檢(jian)測(ce)來(lai)的(de)直(zhi)接(jie)。夜(ye)晚(wan)條(tiao)件(jian)下(xia)可(ke)以(yi)替(ti)代(dai)彩(cai)色(se)相(xiang)機(ji),進(jin)行(xing)前(qian)視(shi)障(zhang)礙(ai)物(wu)檢(jian)測(ce)與(yu)監(jian)控(kong)。

圖4 紅外視覺成像
毫米波雷達
適用於高速環境和編隊行駛,其他場景貌似沒有必要安裝。單買貴,批發便宜。使用過delphi的一款,應該也是國內應用的比較多的,距離上最遠到150米mi,分fen為wei單dan點dian跟gen蹤zong和he多duo目mu標biao檢jian測ce兩liang種zhong工gong作zuo模mo式shi,前qian者zhe適shi用yong於yu編bian隊dui行xing駛shi過guo程cheng中zhong前qian車che檢jian測ce,後hou者zhe適shi用yong於yu高gao速su環huan境jing下xia的de遠yuan距ju離li目mu標biao檢jian測ce。由you於yu毫hao米mi波bo雷lei達da的de成cheng像xiang原yuan理li為wei錐zhui麵mian成cheng像xiang(相當於從一點往外發散成一個錐麵),依yi據ju錐zhui麵mian中zhong障zhang礙ai物wu的de麵mian積ji來lai推tui算suan障zhang礙ai物wu,因yin而er對dui於yu複fu雜za場chang景jing,障zhang礙ai物wu較jiao為wei雜za亂luan。而er高gao速su公gong路lu場chang景jing較jiao為wei理li想xiang,道dao路lu環huan境jing好hao,車che輛liang相xiang對dui較jiao少shao,適shi用yong於yu前qian方fang車che輛liang的de提ti前qian預yu警jing。(Tesla認為視覺+毫米足夠支撐自動駕駛係統,個人相當認同,但是貌似算法上還需要推進一步)
開發:通過can收發數據,數據格式較為簡單,一般協議文件中都有定義,對can口開發沒有基礎也不要恐慌,相當簡單,買一個USBCAN轉換器,有Ubuntu係統下can接收數據的依賴庫,之後的數據解析按照協議來即可。 激光雷達。
應用:障礙物檢測主流,waymo、百度、各大傳統汽車廠商、各大創業公司、各大高校、研究院所……那麼多自動駕駛汽車頂上裝著的幾乎都是激光雷達(Tesla除外);高精度地圖重建與環境建模;SLAM等。

圖 多雷達融合
目前實際開發中筆者用到的傳感器就這麼多,希望對於初學者有所幫助吧。對於設備選型有選擇困難症的也可以私信我,多多交流。
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