传感器融合:自动驾驶领域的另一个突围方向
- 2019-07-23 10:32:07648
来源:维科号-Ai芯天下
【物流设备网 行业动态】传感器是汽车感知周围的环境的硬件基础,在实现自动驾驶的各个阶段都*。自动驾驶离不开感知层、控制层和执行层的相互配合。摄像头、雷达等传感器获取图像、距离、速度等信息,扮演眼睛、耳朵的角色。目前自动驾驶的安全事故原因绝大多数出现在传感器这个重要环节,将各类传感器融合在一起,能否就能起到1+1>2的效果呢?
多传感器融合是必然趋势
通过增加传感器的数量,并让多个传感器融合来提高自动驾驶能力。多个同类或不同类传感器分别获得不同局部和类别的信息,这些信息之间可能相互补充,也可能存在冗余和矛盾,而控制中心终只能下达正确的指令,这就要求控制中心必须对多个传感器所得到的信息进行融合,综合判断。
当然,要实现传感器融合,也是有前提条件的。硬件层面,数量要足够,也就是不同种类的传感器都要配备,才能够保证信息获取充分且有冗余;软件层面,算法要足够优化,数据处理速度要够快,且容错性要好,才能保证终决策的快速性和正确性。
传感器融合的技术概述
想做到的传感器融合,就要接受不同传感器的输入,并利用综合信息更准确的感知周边环境,其得出的结果比不同传感器各自为战要好得多。将不同传感器进行融合还能换来一定程度的冗余,即使某个传感器出了问题也不会影响车辆的安全。
目前车辆上搭载的大多数ADAS系统都是独立运作的,这就意味着它们不会与其他车辆上的系统交换信息。此外,车上的后置摄像头、360度全景系统、雷达和前置摄像头都有自己的独立任务,它们之间几乎没有交流。
给车辆安装这些独立系统后,司机就能获知更多信息,车辆也能实现少数自动驾驶功能。不过,我们也可以对这些传感器进行融合,实现更为强悍的功能。
①后置摄像头+超声波距离传感器这项配置在现售车辆上早已不再新鲜,倒车时它能用警报声提醒我们车辆离周边物体还有多远。
②前置摄像头+多模前置雷达能产生意想不到的效果。前置雷达能探测到150米范围内物体的移动速度和距离,而且它几乎不受天气情况影响。摄像头则负责发现并辨别前方物体,比如读取街道上的交通标识和红绿灯。
传感器融合的体系结构
因为多传感器的使用会使需要处理的信息量大增,这其中甚至有相互矛盾的信息,如何保证系统快速地处理数据,过滤无用、错误信息,从而保证系统终做出及时正确的决策十分关键。
随着传感器技术、成像技术、雷达、LiDAR、电子设备和人工智能技术的进步,数十种*驾驶辅助系统(ADAS)功能已得以实现,包括防撞、盲点监测、车道偏离报警和停车辅助。
①分布式:先对各个独立传感器所获得的原始数据进行局部处理,然后再将结果送入信息融合中心进行智能优化组合来获得终的结果。分布式对通信带宽的需求低、计算速度快、可靠性和延续性好,但跟踪的精度却远没有集中式高。
②集中式:集中式将各传感器获得的原始数据直接送至*处理器进行融合处理,可以实现实时融合。其数据处理的精度高,算法灵活,缺点是对处理器的要求高,可靠性较低,数据量大,故难于实现。
传感器融合的要素和流程
通过传感器融合同步运行,以允许全自动驾驶车辆或无人驾驶车辆对周围环境检测,并警告驾驶员潜在的道路危险,甚至可以采取独立于驾驶员的规避动作来避免碰撞。
①驾驶中雷达图像被捕获,负责雷达单元的电子控制单元(ECU)花很短的时间对捕捉到的图像进行预处理。然后借助控制区域网络(CAN),把图像发送到传感器融合中心。在区域网络传输图像,以及接受信息都要花时间。
③终结果被传到人工智能上,需要对其进行处理,并更新环境模型。这需要时间。
④通过控制区域网络(CAN),人工智能向汽车控制系统发出指令,这需要时间来完成。
⑤控制系统接收命令,明确它要做什么,继而采取实际行动。
算法和成本因素是关键所在
结尾:
(原标题:传感器融合:自动驾驶领域的另一个突围方向)