智能網(wǎng)聯(lián)汽車環(huán)境感知技術(shù) 課件全套 機(jī)械 項(xiàng)目1-8 智能網(wǎng)聯(lián)汽車及環(huán)境感知技術(shù)基本認(rèn)知 -智能網(wǎng)聯(lián)汽車導(dǎo)航定位技術(shù)

智能網(wǎng)聯(lián)汽車環(huán)境感知技術(shù)智能網(wǎng)聯(lián)汽車及環(huán)境

感知技術(shù)基本認(rèn)知PART12022年1月6日,國家智能網(wǎng)聯(lián)汽車(長沙)測試區(qū)傳來消息:通過兩年多研究探索及對多款車型累計(jì)千余次測試驗(yàn)證,在全國率先推出一套基于危險場景和特殊氣象環(huán)境的智能汽車測評體系——國家智能網(wǎng)聯(lián)汽車(長沙)測試區(qū)智能汽車信心度測評,測評是指車輛開啟智能駕駛功能后，駕駛?cè)藢χ悄荞{駛系統(tǒng)的信任程度,旨在體現(xiàn)智能網(wǎng)聯(lián)汽車在實(shí)際使用環(huán)境下的智能駕駛功能水平,目前,國家智能網(wǎng)聯(lián)汽車(長沙)測試區(qū)已建成模擬雨霧塵光等各類天氣環(huán)境的測試系統(tǒng),并基于現(xiàn)有測試標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范,結(jié)合實(shí)際車輛使用過程中的危險和事故場景,融入天氣環(huán)境干擾因素,以“場景暴露度”和“危害程度”作為評分權(quán)重關(guān)鍵指標(biāo),對測試車輛進(jìn)行測評。情景導(dǎo)入

“首期測評場景融入了雨、霧、強(qiáng)光、揚(yáng)塵等氣象環(huán)境，推出了雨天、霧天、強(qiáng)光、揚(yáng)塵、物品跌落和飛濺場景等，”該測試區(qū)運(yùn)營負(fù)責(zé)人介紹，測評場景的綜合得分率將作為評價等級劃分的基礎(chǔ)，評價結(jié)果最低為一星、最高為五星，幫助進(jìn)一步提升智能汽車安全性，據(jù)悉，首批測評車輛將在保證品牌覆蓋度的基礎(chǔ)上，挑選銷量好、市場保有量高、智能駕駛功能齊全的多款車型進(jìn)行測評。

智能網(wǎng)聯(lián)汽車是未來汽車發(fā)展的必然趨勢，本項(xiàng)目主要介紹智能網(wǎng)聯(lián)汽車相關(guān)的基礎(chǔ)知識以及智能網(wǎng)聯(lián)汽車環(huán)境感知相關(guān)內(nèi)容。情景導(dǎo)入學(xué)習(xí)目標(biāo)理論知識一、智能網(wǎng)聯(lián)汽車1.智能網(wǎng)聯(lián)汽車定義智能網(wǎng)聯(lián)汽車（IntelligentConnectedVehicle，ICV），是指智能汽車和網(wǎng)聯(lián)汽車高度發(fā)展后的結(jié)合體，如圖１-１所示，所示。當(dāng)車輛沿著智能化方向發(fā)展時，最終會發(fā)展為自主式智能汽車(AutonomousVehice,AV)。該技術(shù)主要是通過車輛自身傳感器(攝像頭、雷達(dá)等)代替駕駛?cè)巳ジ兄囕v行駛環(huán)境，并將感知結(jié)果給到?jīng)Q策系統(tǒng)，決策系統(tǒng)會做出相應(yīng)決策使車輛智能化駕駛。2.智能網(wǎng)聯(lián)汽車體系構(gòu)成２，智能網(wǎng)聯(lián)汽車體系構(gòu)成1，智能網(wǎng)聯(lián)汽車定義智能網(wǎng)聯(lián)汽車的層次結(jié)構(gòu)可以分為:環(huán)境感知層，智能決策層和執(zhí)行層，具體如圖１-４所示。二、環(huán)境感知技術(shù)

２.智能網(wǎng)聯(lián)汽車環(huán)境感知的對象(１)駕駛環(huán)境(２)駕駛狀態(tài)(３)行駛路徑(４)車輛周圍的交通參與者３.智能網(wǎng)聯(lián)汽車環(huán)境感知傳感器１.智能網(wǎng)聯(lián)汽車環(huán)境感知的定義４.智能網(wǎng)聯(lián)汽車環(huán)境感知技術(shù)技能提升

智能網(wǎng)聯(lián)汽車與傳統(tǒng)汽車相比較,在駕駛安全、節(jié)能環(huán)保、商務(wù)辦公及信息娛樂等方面有著廣泛的應(yīng)用。１.節(jié)能環(huán)保方面的應(yīng)用２.駕駛安全方面的應(yīng)用３.商務(wù)辦公方面的應(yīng)用４.信息娛樂服務(wù)方面的應(yīng)用學(xué)習(xí)小結(jié)１智能網(wǎng)聯(lián)汽車是指搭載先進(jìn)的車載傳感器、控制器、執(zhí)行器等裝置，并融合現(xiàn)代通信與網(wǎng)絡(luò)技術(shù)，實(shí)現(xiàn)車與Ｘ(車、路、行人、云等)(Ｖ２Ｘ)的信息智能交換、共享，且具備復(fù)雜環(huán)境感知、智能決策、協(xié)同控制等功能，可實(shí)現(xiàn)車輛安全、高效、舒適、節(jié)能地行駛，最終可實(shí)現(xiàn)無人駕駛的汽車。2智能網(wǎng)聯(lián)汽車的層次結(jié)構(gòu)可以分為:環(huán)境感知層、智能決策層和執(zhí)行層。3智能網(wǎng)聯(lián)汽車的技術(shù)構(gòu)架可劃分為“三橫兩縱”，“三橫”是指車輛關(guān)鍵技術(shù)、信息交互關(guān)鍵技術(shù)和基礎(chǔ)支撐關(guān)鍵技術(shù)，“兩縱”是指圍繞智能網(wǎng)聯(lián)汽車的車載平臺和圍繞道路環(huán)境的基礎(chǔ)設(shè)施。學(xué)習(xí)小結(jié)４智能網(wǎng)聯(lián)汽車的環(huán)境感知是指智能網(wǎng)聯(lián)汽車對環(huán)境信息和車內(nèi)信息的采集、處理和分析，是智能網(wǎng)聯(lián)汽車自動駕駛的基礎(chǔ)和前提。５

智能網(wǎng)聯(lián)汽車環(huán)境感知的對象主要包括駕駛環(huán)境、駕駛?cè)思败囕v駕駛狀態(tài)、車輛行駛路徑、以及車輛周圍的交通參與者等。６

智能網(wǎng)聯(lián)汽車環(huán)境感知傳感器主要包括:攝像頭、超聲波雷達(dá)、毫米波雷達(dá)和激光雷達(dá)。７智能網(wǎng)聯(lián)汽車環(huán)境感知技術(shù)主要包括:Ｖ２Ｘ通信技術(shù)(Ｖ２Ｖ、Ｖ２Ｐ、Ｖ２Ｉ和Ｖ２Ｎ)、衛(wèi)星定位導(dǎo)航技術(shù)(ＧＰＳ、ＢＤＳ等)、慣性導(dǎo)航技術(shù)以及高精度地圖等。知識鞏固演示完畢感謝觀看智能網(wǎng)聯(lián)汽車環(huán)境感知技術(shù)視覺傳感器

標(biāo)定與測試PART2

智能網(wǎng)聯(lián)汽車上的各種安全輔助駕駛幫助駕駛?cè)藴p輕駕駛負(fù)擔(dān)，并提高行車安全性，其中輔助泊車功能(倒車影像、360全景泊車等)更是新手小白駕駛?cè)烁Ｒ簟Ｔ摴δ芸梢詾轳{駛?cè)颂峁o盲區(qū)的泊車視野，在降低駕駛?cè)瞬窜囯y度的同時提高了泊車的安全性，智能網(wǎng)聯(lián)汽車輔助泊車功能的核心傳感器是視覺傳感器，但是在實(shí)際使用過程中卻難以保證傳感器及其算法100％的可靠。例如寶馬汽車的攝像頭故障問題:有寶馬５系的車主反饋，倒車時車內(nèi)顯示器顯示攝像頭故障、無倒車影像畫面，且下車檢查攝像頭并無損壞，之后重啟幾次車輛后倒車影像恢復(fù)正常。情景導(dǎo)入

其實(shí)這類問題不僅僅是在寶馬５系的車上出現(xiàn)，早在2019年，美國就針對寶馬倒車攝像頭的問題進(jìn)行過大規(guī)模召回，當(dāng)時涉及了５０多個車型，３系、５系、７系、Ｘ１、Ｘ３、Ｘ５等都有包含，一共有超過２５萬輛車參與那次召回，問題的原因就是攝像頭軟件問題，可能導(dǎo)致倒車影像不可見，會增加行車風(fēng)險。其解決措施就是升級攝像頭軟件，調(diào)整軟件設(shè)置參數(shù)、修復(fù)軟件bug。從以上兩個案例可以看出，視覺傳感器是智能網(wǎng)聯(lián)汽車智能輔助駕駛必不可少的傳感器，其性能的好壞將直接影響智能網(wǎng)聯(lián)汽車智能化的優(yōu)劣，以及行車安全性的高低。本項(xiàng)目將主要介紹視覺傳感器的基本知識、標(biāo)定測試以及視覺傳感器的環(huán)境感知流程內(nèi)容，幫助學(xué)生更好的了解智能網(wǎng)聯(lián)汽車的視覺傳感器及其該類傳感器的重要性。情景導(dǎo)入學(xué)習(xí)目標(biāo)任務(wù)描述

視覺傳感器(攝像頭)是智能網(wǎng)聯(lián)汽車自動駕駛不可或缺的環(huán)境感知傳感器之一。本次任務(wù)從智能網(wǎng)聯(lián)汽車視覺傳感器(攝像頭)的定義、組成、分類、特點(diǎn)、技術(shù)參數(shù)和標(biāo)定方法等方面來介紹視覺傳感器的相關(guān)知識。任務(wù)一

視覺傳感器標(biāo)定測試?yán)碚撝R一、視覺傳感器的基本知識1.視覺傳感器的定義

視覺傳感器是指通過對攝像機(jī)拍攝到的圖像進(jìn)行圖像處理，來計(jì)算對象物的特征量(面積、重心、長度、位置等)。并輸出數(shù)據(jù)和判斷結(jié)果的傳感器，視覺傳感器是整個機(jī)器視覺系統(tǒng)信息的直接來源，主要由一個或者兩個圖形傳感器組成，有時還要配以光投射器及其他輔助設(shè)備，視覺傳感器的主要功能是獲取足夠的機(jī)器視覺系統(tǒng)要處理的原始圖像。圖２-１所示為視覺傳感器。2.視覺傳感器的組成視覺傳感器主要由光源、鏡頭、圖像傳感器、模數(shù)轉(zhuǎn)換器、圖像處理器、圖像存儲器等組成，通過視覺傳感器可獲得視覺處理系統(tǒng)所需的原始圖像。如圖２-３所示。3.視覺傳感器的特點(diǎn)

視覺傳感器的普遍特點(diǎn)主要包括:信息量豐富、可實(shí)現(xiàn)多任務(wù)檢測、視覺ＳＬＡＭ、實(shí)時性好、能融合機(jī)器學(xué)習(xí)和深度學(xué)習(xí)等算法。(５)視覺傳感器可以與機(jī)器學(xué)習(xí)和深度學(xué)習(xí)等融合，提高檢測效果(４)實(shí)時獲取場景信息(３)視覺ＳＬＡＭ(１)信息量極為豐富(２)多任務(wù)檢測4.視覺傳感器的分類智能網(wǎng)聯(lián)汽車車載視覺傳感器可以根據(jù)攝像頭安裝位置和攝像頭的數(shù)目進(jìn)行分類。(１)根據(jù)安裝位置分類(２)根據(jù)攝像頭數(shù)目分類5.視覺傳感器的技術(shù)參數(shù)視覺傳感器的技術(shù)參數(shù)主要分為圖像傳感器技術(shù)參數(shù)和攝像頭技術(shù)參數(shù)。(１)圖像傳感器技術(shù)參數(shù)(２)攝像頭技術(shù)參數(shù)二、視覺傳感器的標(biāo)定測試

1.視覺傳感器的標(biāo)定內(nèi)容

視覺傳感器的標(biāo)定包括內(nèi)部參數(shù)標(biāo)定和外部參數(shù)標(biāo)定，其中，內(nèi)部參數(shù)標(biāo)定主要包括視覺傳感器像素、焦距、圖像原點(diǎn)、畸變標(biāo)定等。視覺傳感器內(nèi)部參數(shù)標(biāo)定一般都是在生產(chǎn)過程中完成，智能網(wǎng)聯(lián)汽車視覺傳感器外部參數(shù)標(biāo)定通常是指物距、角度等參數(shù)的標(biāo)定，即視覺傳感器的坐標(biāo)系相對于世界坐標(biāo)系的標(biāo)定。如圖２-１２所示。

2.視覺傳感器標(biāo)定原理

在圖像檢測過程中，為確定空間物體表面某點(diǎn)的三維幾何位置在圖像中對應(yīng)點(diǎn)的位置，就需要建立視覺傳感器成像的幾何模型，這些幾何模型的參數(shù)就是視覺傳感器的參數(shù)，求解參數(shù)的過程就是視覺傳感器的標(biāo)定過程。為方便推導(dǎo)理解可以見問題分解為攝像頭坐標(biāo)系轉(zhuǎn)換、像素坐標(biāo)系轉(zhuǎn)換和小孔成像坐標(biāo)轉(zhuǎn)換。

（1）攝像頭坐標(biāo)轉(zhuǎn)換A（2）像素坐標(biāo)系轉(zhuǎn)換（3）小孔成像坐標(biāo)轉(zhuǎn)換BC

3.棋盤格標(biāo)定車載相機(jī)

相機(jī)標(biāo)定的好壞決定了視覺系統(tǒng)能否有效的定位和識別目標(biāo)，相機(jī)標(biāo)定可以利用象棋盤一樣的標(biāo)定圖像來估計(jì)攝像頭內(nèi)部參數(shù)和外部參數(shù)，以便配置相機(jī)模型，這里外部參數(shù)指定是相機(jī)在汽車上的安裝位置，即相機(jī)的離地高度以及相機(jī)相對于車輛坐標(biāo)系的旋轉(zhuǎn)角度。如圖2-17所示。（1）棋盤格水平方向標(biāo)定相機(jī)（2）棋盤格垂直方向標(biāo)定相機(jī)

技能提升硬件配置系統(tǒng)配置效果測試ｏｐｅｎｃｖ測試1324學(xué)習(xí)小結(jié)１.視覺傳感器是指通過對攝像機(jī)拍攝到的圖像進(jìn)行圖像處理，來計(jì)算對象物的特征。量(面積、重心、長度、位置等)，并輸出數(shù)據(jù)和判斷結(jié)果的傳感器。２.視覺傳感器主要由光源、鏡頭、圖像傳感器、模數(shù)轉(zhuǎn)換器、圖像處理器、圖像存儲器，等組成。通過視覺傳感器可獲得視覺處理系統(tǒng)所需的原始圖像。３.圖像傳感器的技術(shù)參數(shù)主要有:像素、幀率、靶面尺寸、感光度和信噪比等。４.攝像頭技術(shù)參數(shù)主要有焦距、視場角、圖像尺寸和鏡頭畸變等。學(xué)習(xí)小結(jié)５.視覺傳感器的標(biāo)定包括內(nèi)部參數(shù)標(biāo)定和外部參數(shù)標(biāo)定,視覺傳感器內(nèi)部參數(shù)標(biāo)定一般都是在生產(chǎn)過程中完成,視覺傳感器外部參數(shù)標(biāo)定通常是指物距、角度等參數(shù)的標(biāo)定,即視覺傳感器的坐標(biāo)系相對于世界坐標(biāo)系的標(biāo)定。６.視覺傳感器的標(biāo)定原理可以分為攝像頭坐標(biāo)系轉(zhuǎn)換、像素坐標(biāo)系轉(zhuǎn)換和小孔成像坐標(biāo)轉(zhuǎn)換７.棋盤格標(biāo)定車載相機(jī)的外部參數(shù)主要指相機(jī)在汽車上的安裝位置，即相機(jī)的離地高度以及相機(jī)相對于車輛坐標(biāo)系的旋轉(zhuǎn)角度。知識鞏固學(xué)習(xí)目標(biāo)任務(wù)描述任務(wù)二

視覺傳感器的環(huán)境感知流程

通過本任務(wù)的學(xué)習(xí)，可以了解并掌握視覺傳感器的具體環(huán)境感知流程。本次任務(wù)針對自動駕駛行業(yè)的視覺感知做簡要介紹，從傳感器端的對比，到數(shù)據(jù)的采集標(biāo)注，進(jìn)而對感知算法進(jìn)行分析，給出各個模塊的難點(diǎn)和解決方案，最后介紹感知模塊的主流框架設(shè)計(jì)。理論知識一、視覺傳感器視覺感知任務(wù)所以道路交通的感知功能主要包括以下三個方面：１)動態(tài)目標(biāo)檢測(車輛、行人和非機(jī)動車)２)靜態(tài)物體識別(交通標(biāo)志和紅綠燈)３)可行駛區(qū)域的分割(道路區(qū)域和車道線)

前視攝像頭12廣角攝像頭環(huán)視魚眼攝像頭3二、傳感器組件技能提升視覺傳感器環(huán)境感知流程具體如下:1.相機(jī)標(biāo)定2.數(shù)據(jù)標(biāo)注

3.功能劃分(１)目標(biāo)檢測跟蹤(圖2-39)

(２)目標(biāo)測量（圖2-40）

(３)可通行區(qū)域劃分(圖2-41)

(４)車道線檢測4.主流環(huán)境感知模塊構(gòu)架學(xué)習(xí)小結(jié)１，道路交通的感知功能主要包括動態(tài)目標(biāo)檢測(車輛、行人和非機(jī)動車)、靜態(tài)物體識別(交通標(biāo)志和紅綠燈)、可行駛區(qū)域的分割(道路區(qū)域和車道線)。２，智能網(wǎng)聯(lián)汽車視覺傳感器視覺感知任務(wù)分解成目標(biāo)檢測、圖像分割、目標(biāo)測量、圖像分類等。３，視覺感知傳感器組件主要是指智能網(wǎng)聯(lián)汽車上的各種攝像頭，包括前視攝像頭、廣角攝像頭和環(huán)視魚眼攝像頭。４，Apollo的視覺傳感環(huán)境感知構(gòu)架:相機(jī)輸入→圖像的預(yù)處理→神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)→多個分支(紅綠燈識別、車道線識別,２Ｄ物體識別轉(zhuǎn)３Ｄ)→后處理→輸出結(jié)果(輸出物體類型、距離、速度代表被檢測物的朝向)。知識鞏固演示完畢感謝觀看智能網(wǎng)聯(lián)汽車環(huán)境感知技術(shù)超聲波雷達(dá)的

認(rèn)知及應(yīng)用PART3

“倒車的時候，雷達(dá)沒有響,我在后視鏡里也沒有看見,就撞上去了......”,蘇州常熟莫城交警中隊(duì)接到一起報警稱,一輛汽車在倒車時不慎撞在消防栓上,噴出了近十米高的水柱。倒車?yán)走_(dá)(超聲波雷達(dá))在日常駕駛中使用頻率是比較頻繁的，超聲波雷達(dá)的性能好壞對駕車安全有著較大的影響，本項(xiàng)目將介紹超聲波雷達(dá)(倒車?yán)走_(dá))的基本知識、標(biāo)定測試以及超聲波雷達(dá)在智能網(wǎng)聯(lián)汽車上的應(yīng)用。情景導(dǎo)入學(xué)習(xí)目標(biāo)理論知識一、超聲波雷達(dá)的定義1.聲波的分類聲波根據(jù)頻率可以分為次聲波，可聞升波和超聲波。2.超聲波雷達(dá)

超聲波雷達(dá)(倒車?yán)走_(dá))是一種利用超聲波測算距離的雷達(dá)傳感器裝置。超聲波雷達(dá)是最常見的智能網(wǎng)聯(lián)汽車車載傳感器之一，智能網(wǎng)聯(lián)汽車環(huán)境感知技術(shù)主要功能是用于短距離測量，多用于倒車?yán)走_(dá)和自動泊車等功能。二、超聲波雷達(dá)的組成

超聲波雷達(dá)的組成有:超聲波發(fā)射器、超聲波接收器、撥碼開關(guān)和數(shù)據(jù)線等。如圖3-2所示，其中超聲波發(fā)射器和接受器安裝在同一平面上。在超聲波雷達(dá)的測量范圍內(nèi)，超聲波發(fā)射器發(fā)射出特定頻率的超聲波，該超生波遇到檢測物后會被反射回部分聲波，接收器接收該部分反射聲波，此時芯片將記錄超聲波往返的時間，并通過該時間計(jì)算出距離，數(shù)據(jù)線的作用是將數(shù)據(jù)傳給控制單元。

三、超聲波雷達(dá)的特點(diǎn)（1）優(yōu)點(diǎn)

１)頻率相對固定:車用超聲波雷達(dá)頻率為40KHZ３)價格便宜２)結(jié)構(gòu)簡單、體積小、易于集成化４)靈敏度高５)環(huán)境抗干擾性強(qiáng)，能適應(yīng)室內(nèi)外及明暗使用場景１)不適用于高速測距:例如當(dāng)車速高時，超聲波無法跟上車距的實(shí)時變化，誤差較大。３)存在探測缺陷:不易探測到低矮、圓錐、過細(xì)的此類障礙物。２)有擴(kuò)散角，只能用于測距，不能測方位。４有探測盲區(qū):發(fā)射信號對反射有覆蓋作用。（2）缺點(diǎn)

四、超聲波雷達(dá)的測距原理

如圖３-４所示，超聲波發(fā)射器將超聲波信號發(fā)出，該信號碰到障礙物后會被反射一部分給信號接收器。五、車載超聲波雷達(dá)的分類

超聲波是指頻率大于20kHz的聲波,常用的超聲波頻率有40kHz,48kHz和58kHz,其中40kHz頻率的超聲波雷達(dá)使用最多,在智能網(wǎng)聯(lián)汽車上所搭載的超聲波雷達(dá)根據(jù)探測距離的不同可以分為兩類:駐車輔助傳感器（UltrasonicParkingAssislance,UPA)和泊車輔助傳感器(AutomaticParkingAssistance,APA)。六、超聲波雷達(dá)的技術(shù)參數(shù)(１)探測距離(２)測量精度(３)探測角度(４)工作頻率(５)工作溫度七、超聲波雷達(dá)的應(yīng)用１倒車?yán)走_(dá)預(yù)警２車輛側(cè)邊距報警系統(tǒng)３車輛自動泊車輔助系統(tǒng)４遙控泊車輔助系統(tǒng)５其他泊車輔助系統(tǒng)技能提升

基于樹莓派的超聲波雷達(dá)的安裝及測試，具體步驟如下，本試驗(yàn)將使用樹莓派連接HC-SR04超聲波測距傳感器，如圖3-18所示,用pythonGPIO控制傳感器完成距離測定，并控制小車在前方障礙小于某一特定值時,做出“停止”,“后退”等一系列動作。1.工作原理2.接線方式3.測試方法學(xué)習(xí)小結(jié)１.聲波根據(jù)頻率可以分為次聲波、可聞升波和超聲波，超聲波是指頻率大于20kHz的聲波。２.超聲波雷達(dá)由超聲波發(fā)射器、超聲波接收器、撥碼開關(guān)和數(shù)據(jù)線等組成。３.智能網(wǎng)聯(lián)汽車上所搭載的超聲波雷達(dá)根據(jù)探測距離的不同可以分為兩類:駐車輔助傳感器(UPA)和泊車輔助傳感器(APA)。４.超聲波雷達(dá)的主要技術(shù)參數(shù)包括測量距離、測量精度、探測角、工作頻率和工作溫度等。５.智能網(wǎng)聯(lián)汽車超聲波雷達(dá)的應(yīng)用主要包括:倒車?yán)走_(dá)預(yù)警、車輛側(cè)邊距報警系統(tǒng)、自動泊車輔助系統(tǒng)、遙控泊車輔助系統(tǒng)以及自動代客泊車輔助系統(tǒng)等。６.自動泊車輔助系統(tǒng)的環(huán)境感知傳感器主流配置為12個超聲波雷達(dá)，其中包括8個UPA傳感器(前后保險杠各4個)和４個APA傳感器(車身兩側(cè)各２個)。知識鞏固演示完畢感謝觀看智能網(wǎng)聯(lián)汽車環(huán)境感知技術(shù)毫米波雷達(dá)測試

標(biāo)定及應(yīng)用PART4

【案例１】2022年3月18日，國家市場監(jiān)督管理總局發(fā)布了一則召回通知，召回了一批有問題的車輛，召回范圍內(nèi)的部分車輛由于毫米波雷達(dá)傳感器可能存在光軸調(diào)整設(shè)置未成功的情況，在車輛使用過程中無法識別前方車輛，導(dǎo)致動態(tài)雷達(dá)巡航控制系統(tǒng)(ＤＲＣＣ)，車道循跡輔助系統(tǒng)(ＬＴＡ)及預(yù)碰撞安全系統(tǒng)(ＰＣＳ)部分功能不能正常工作，增加發(fā)生碰撞事故的風(fēng)險，存在安全隱患。

解決辦法:為召回范圍內(nèi)的車輛免費(fèi)檢查毫米波雷達(dá)傳感器光軸調(diào)整狀態(tài)，如果檢測到設(shè)置未成功的情況，則重新對車輛進(jìn)行光軸調(diào)整設(shè)置，以消除安全隱患。

應(yīng)急處置措施:召回維修前，建議用戶暫停使用動態(tài)雷達(dá)巡航控制系統(tǒng)(ＤＲＣＣ)、車道循跡輔助系統(tǒng)(ＬＴＡ)及預(yù)碰撞安全系統(tǒng)(ＰＣＳ)，并在召回活動開始后及時入店進(jìn)行檢查維修。情景導(dǎo)入學(xué)習(xí)目標(biāo)一、毫米波雷達(dá)1.定義1）電磁波：電磁波是由同相振蕩且互相垂直的電場與磁場在空間中衍生發(fā)射的振蕩粒子波，是以波動的形式傳播的電磁場，具有波粒二象性，其粒子形態(tài)稱為光子，電磁波與光子不是非黑即白的關(guān)系，而是根據(jù)實(shí)際研究的不同，其性質(zhì)所體現(xiàn)出的兩個側(cè)面。如圖４-１所示為電磁波的波普圖。2）毫米波：毫米波是指波長在１~１０ｍｍ的電磁波，具有帶寬寬(３０~３００ＧＨｚ)、波束窄、扛環(huán)境影響強(qiáng)和易小型化等特點(diǎn)。理論知識3）電磁波雷達(dá)：毫米波雷達(dá)是指工作頻率在毫米波段的雷達(dá)，通過收發(fā)高頻電磁波來探測目標(biāo)，信號處理模塊通過回波信號可計(jì)算出目標(biāo)的距離、速度、角度等信息，車載毫米波雷達(dá)如圖４-２所示，毫米波雷達(dá)可用于智能網(wǎng)聯(lián)車輛的自動制動輔助系統(tǒng)(ＡＥＢ)、前向碰撞預(yù)警系統(tǒng)(ＦＣＷ)盲區(qū)監(jiān)測系統(tǒng)(ＢＳＤ)和變道輔助系統(tǒng)(ＬＣＡ)等，是智能網(wǎng)聯(lián)汽車不可或缺的傳感器。2.組成：

毫米波雷達(dá)根據(jù)結(jié)構(gòu)可以分為雷達(dá)天線罩、電磁屏蔽材料、射頻前端、天線基板、底板等，如圖４-３所示。毫米波雷達(dá)根據(jù)功能模塊可以分為:發(fā)射模塊、接收模塊、信號處理模塊和天線。發(fā)射模塊發(fā)射射頻電信號，該信號通過天線將會被轉(zhuǎn)成電磁波信號發(fā)出，接收模塊將接收反射回的信號，通過信號處理模塊處理接收到的信號，可以從中得到被測物體的距離、速度和角度等信息。理論知識3.特點(diǎn)(１)毫米波雷達(dá)的優(yōu)點(diǎn)最高可達(dá)200ｍ以上。１)探測距離遠(yuǎn):不受顏色與溫度的影響。２)探測性能好:2毫米波以光速傳播，可快速提取目標(biāo)物信息，時滯性小。３)響應(yīng)速度快:有較強(qiáng)穿透力，能在雨雪霧等惡劣環(huán)境中工作。４)環(huán)境抗干擾性強(qiáng):理論知識(2)毫米波雷達(dá)的缺點(diǎn)１)覆蓋區(qū)域呈扇形狀，存在盲點(diǎn)區(qū)域。３)無法識別交通信號燈。２)無法識別具體物體:如交通標(biāo)識等。理論知識4.分類毫米波雷達(dá)可以根據(jù)工作原理、探測距離和毫米波頻段進(jìn)行分類。(１)根據(jù)工作原理分類(２)根據(jù)探測距離分類(３)根據(jù)頻段分類理論知識5.毫米波雷達(dá)的測量原理

毫米波雷達(dá)的測量原理主要分為測距原理和測速原理和方位角測量原理?下面將分別對三個測量原理進(jìn)行說明。(１)毫米波雷達(dá)測距原理(２)毫米波雷達(dá)測速原理(３)毫米波雷達(dá)方位測量原理理論知識6.毫米波雷達(dá)技術(shù)參數(shù)

毫米波雷達(dá)的主要技術(shù)參數(shù)包括有:最大探測距離、距離分辨率、距離測量精度、最大探測速度、速度分辨率、速度測量精度、視場角、角度分辨率和角度測量精度等。(１)最大探測距離(２)距離分辨率(３)距離測量精度(４)最大探測速度(５)速度分辨率(６)速度測量精度(７)視場角(８)角度分辨率(９)角度測量精度二、毫米波雷達(dá)標(biāo)定測試１.測試條件

毫米波雷達(dá)的標(biāo)定測試條件包括環(huán)境條件、供電要求、測試目標(biāo)要求。

(１)環(huán)境條件(３)測試目標(biāo)要求(２)供電要求２.功能測試

毫米波雷達(dá)的功能測試包括:探測范圍、速度探測范圍、多目標(biāo)分辨能力、距離測量精度、距離測量誤差、角度測量精度、角度測量誤差、速度測量精度、速度測量誤差、探測率、漏檢率、虛警率、發(fā)射機(jī)測試電氣特性測試等。

(１)探測范圍測試(２)速度探測范圍(３)多目標(biāo)分辨能力(４)距離測量精度(５)距離測量誤差(６)角度測量精度(７)角度測量誤差(８)速度測量精度(９)速度測量誤差(１０)探測率和漏檢率(１1)虛警率(１２)發(fā)射機(jī)測試(１３)電氣特性測試?yán)碚撝R三、毫米波雷達(dá)的應(yīng)用

123455.變道輔助系統(tǒng)4.盲區(qū)檢測系統(tǒng)3.前方碰撞預(yù)警系統(tǒng)2.自動緊急制動系統(tǒng)1.自適應(yīng)巡航系統(tǒng)技能提升

以２０１９款的日產(chǎn)軒逸Ｂ１８作為試驗(yàn)操作對象。汽車車型的毫米波雷達(dá)校準(zhǔn)方法與本方法大致相似，可能存在校準(zhǔn)工具不同，操作步驟類似。

1.毫米波雷達(dá)需要校準(zhǔn)的情況3.試驗(yàn)設(shè)備要求2.注意事項(xiàng)4.試驗(yàn)操作步驟學(xué)習(xí)小結(jié)1.毫米波雷達(dá)是指工作頻率在毫米波段的雷達(dá)，通過收發(fā)高頻電磁波來探測目標(biāo)，信號處理模塊通過回波信號可計(jì)算出目標(biāo)的距離、速度、角度等信息。２.毫米波雷達(dá)包括雷達(dá)天線罩、電磁屏蔽材料、射頻前端、天線基板，底板等。３.毫米波雷達(dá)根據(jù)功能模塊可以分為發(fā)射模塊、接收模塊、信號處理模塊和天線。4.毫米波雷達(dá)的主要技術(shù)參數(shù)包括:最大探測距離、距離分辨率、距離測量精度、最大。探測速度、速度分辨率、速度測量精度、視場角、角度分辨率和角度測量精度等。學(xué)習(xí)小結(jié)5.毫米波雷達(dá)的功能測試包括:探測范圍、速度探測范圍、多目標(biāo)分辨能力、距離測量精度、距離測量誤差、角度測量精度、角度測量誤差、速度測量精度、速度測量誤差、探測率、漏檢率、虛警率、發(fā)射機(jī)測試電氣特性測試等。６.自適應(yīng)巡航系統(tǒng)的工作原理是:車輛通過傳感器(毫米波雷達(dá)等)探測前方車輛的距離、速度等信息，同時結(jié)合駕駛?cè)怂O(shè)置的巡航速度、跟車距離等信息，代替駕駛?cè)丝刂栖囕v的加速、減速等操作，使車輛保持安全距離行駛。７.盲點(diǎn)監(jiān)測系統(tǒng)(ＢＳＭ)通過毫米波雷達(dá)探測車輛兩側(cè)的后視鏡盲區(qū)中的超車車輛，對駕駛者以提醒。從而避免在變道過程中由于后視鏡盲區(qū)而發(fā)生事故。知識鞏固知識鞏固演示完畢感謝觀看智能網(wǎng)聯(lián)汽車環(huán)境感知技術(shù)激光雷達(dá)

標(biāo)定及應(yīng)用PART5

激光雷達(dá)到底是什么?為何如此昂貴?原來，激光雷達(dá)是一種識別更精準(zhǔn)、識別范圍更大、能實(shí)現(xiàn)立體建模的智能感知設(shè)備，此前更多應(yīng)用于軍工領(lǐng)域，近年來，隨著不斷將自動駕駛技術(shù)作為賣點(diǎn)，車頭車身開始安裝越來越多的攝像頭當(dāng)做“汽車之眼”，在光線不足和雨雪天氣中，攝像頭識別能力大大下降，這時就需要添加雷達(dá)作為識別補(bǔ)充。相比此前車企主要應(yīng)用的毫米波雷達(dá)，現(xiàn)在的激光雷達(dá)成本要高許多，于是，一批車企開始搶裝這一新設(shè)備，以此吸引消費(fèi)者，搶占市場，除了維修價格昂貴，還有維修周期較長，“等調(diào)配零件至少需要一周時間，還需要安裝維修以及調(diào)試，可能幾周都開不上車了?！标愊壬械綗o奈，激光雷達(dá)是智能網(wǎng)聯(lián)汽車環(huán)境感知傳感器的發(fā)展趨勢，確保無人駕駛的安全冗余性。本項(xiàng)目主要介紹激光雷達(dá)的相關(guān)基本知識、激光雷達(dá)的標(biāo)定測試以及激光雷達(dá)的應(yīng)用。情景導(dǎo)入學(xué)習(xí)目標(biāo)一、激光雷達(dá)1.激光雷達(dá)的定義

激光雷達(dá)LIDAR-light

DetectedAnd

Ranging)是一套復(fù)雜的光機(jī)系統(tǒng),它結(jié)合了光源、光電探測等技術(shù)。有時還包括計(jì)算機(jī)圖象處理技術(shù)，能夠同時獲得方位、俯仰角度、距離、強(qiáng)度等信息，特別適合用于森林結(jié)構(gòu)的估計(jì)、城市建設(shè)、工業(yè)、農(nóng)業(yè)、航空航天等領(lǐng)域。理論知識2.激光雷達(dá)的組成(１)激光發(fā)射部分(３)激光接收系統(tǒng)(４)信息處理系統(tǒng)(２)掃描系統(tǒng)3.激光雷達(dá)的特點(diǎn)

激光雷達(dá)是智能網(wǎng)聯(lián)汽車發(fā)展到跟高級別自動駕駛(Ｌ４級及以上)的必備傳感器之一，其主要的特點(diǎn)有:(１)激光雷達(dá)的優(yōu)點(diǎn)(２)激光雷達(dá)的缺點(diǎn)１)體積大2)價格貴１)分辨率高３)低空探測性能好４)探測范圍更廣２)抗干擾能力強(qiáng)4.激光雷達(dá)的測量原理

目前市場上主流的智能網(wǎng)聯(lián)汽車車載激光雷達(dá)的測距原理主要有:三角測距法、飛行時間法(Ｔｉｍｅｏｆｆｌｉｇｈｔ，ＴＯＦ)和調(diào)幅連續(xù)波(ＡｍｐｌｉｔｕｄｅＭｏｄｕｌａｔｅｄＣｏｎｔｉｎｕｏｕｓＷａｖｅ，ＡＭＣＷ)測距法。

(１)三角測距法A(２)飛行時間法(Time

offlight,TOF)(３)調(diào)幅連續(xù)波測距法BC5.激光雷達(dá)的分類

激光雷達(dá)可根據(jù)掃描方式有無機(jī)械轉(zhuǎn)動部件可以分為:機(jī)械旋轉(zhuǎn)、混合固態(tài)、純固態(tài)，混合固態(tài)分為MEMS、轉(zhuǎn)鏡，純固態(tài)分為相控陣OPA、Fｌａｓｈ。(１)機(jī)械旋轉(zhuǎn)式激光雷達(dá)A(２)混合固態(tài)激光雷達(dá)B(３)固態(tài)激光雷達(dá)C6.激光雷達(dá)的技術(shù)參數(shù)

激光雷達(dá)技術(shù)指標(biāo)主要有最大探測距離、距離分辨率、測距精度、測量幀頻、數(shù)據(jù)采樣率、視場角、角度分辨率、波長等。１)最大探測距離２)距離分辨率３)測距精度４)測量幀頻５)數(shù)據(jù)采樣率6)視場角７)角度分辨率８)波長二、激光雷達(dá)的標(biāo)定測試1.激光雷達(dá)與相機(jī)聯(lián)合標(biāo)定的相關(guān)坐標(biāo)系(２)激光雷達(dá)坐標(biāo)系(４)圖像坐標(biāo)系(１)世界坐標(biāo)系(３)攝像機(jī)坐標(biāo)系2.坐標(biāo)系之間的轉(zhuǎn)換關(guān)系

攝像機(jī)坐標(biāo)系與激光雷達(dá)坐標(biāo)系關(guān)系攝像機(jī)坐標(biāo)系與圖像坐標(biāo)系關(guān)系激光雷達(dá)坐標(biāo)系與圖像像素坐標(biāo)系的關(guān)系1323.激光雷達(dá)和相機(jī)的聯(lián)合標(biāo)定方法

如圖5-13所示,為激光雷達(dá)與相機(jī)的聯(lián)合標(biāo)定裝置,因?yàn)榇嬖诩庸ず桶惭b誤差，旋轉(zhuǎn)矩陣Ｒ和平移矩陣Ｔ的真實(shí)值與設(shè)計(jì)值相差較大，因此需要更加準(zhǔn)確的結(jié)果來進(jìn)行傳感器之間的數(shù)據(jù)融合。

(１)標(biāo)定方案設(shè)計(jì)聯(lián)合標(biāo)定試驗(yàn)中使用的標(biāo)定板如圖5-14所示。

三、激光雷達(dá)的應(yīng)用1.智能網(wǎng)聯(lián)汽車激光雷達(dá)的應(yīng)用場景車載激光雷達(dá)的主要應(yīng)用場景有:障礙物分類、障礙物跟蹤、車道標(biāo)志線檢測和高精度定位等。aaa(１)障礙物分類aaa(２)障礙物跟蹤aaa(３)車道線檢測aaa(４)高精度定位2.車載激光雷達(dá)的配置及相關(guān)車型介紹

智能網(wǎng)聯(lián)汽車的自動駕駛能力與車載芯片的算力息息相關(guān)，自動駕駛等級每增加一級。所需的芯片算力往往需要呈數(shù)十倍的上升。(１)北汽阿爾法Ｓ如圖５-２０所示：為ARCFOX極狐阿爾法Ｓ華為ＨＩ版的實(shí)車照片(２)小鵬Ｐ５如圖５-２１所示為小鵬Ｐ５的實(shí)車圖片。

(１３)電氣特性測試(３)蔚來ＥＴ７如圖５-２２所示，為該車的實(shí)車圖片。(４)智己Ｌ７如圖５-２３所示為該車的實(shí)車圖片。

(１３)電氣特性測試技能提升

1.Ｍ１激光雷達(dá)接口3.將Ｍ１激光雷達(dá)與電腦連接4.安裝Wireshark軟件5.開始連接Ｍ１激光雷達(dá)2.激光雷達(dá)接線盒連接Ｍ１速騰半固態(tài)激光雷達(dá)具體步驟:

學(xué)習(xí)小結(jié)1.激光雷達(dá)主要分成:激光發(fā)射部分、掃描系統(tǒng)、激光接受部分和信息處理四大部分。2.車載激光雷達(dá)的測距原理主要有:三角測距法、飛行時間法(Timeofflight,TOF)和調(diào)幅連續(xù)波(AmplitudeModulatdeContinouousWave,AMCW)測距法。3.激光雷達(dá)技術(shù)指標(biāo)主要有最大探測距離、距離分辨率、測距精度、測量幀頻、數(shù)據(jù)采樣率、視場角、角度分辨率、波長等。4.激光雷達(dá)與相機(jī)的標(biāo)定過程中，主要涉及4種坐標(biāo)系:世界坐標(biāo)系、激光雷達(dá)坐標(biāo)系、相機(jī)坐標(biāo)系和圖像坐標(biāo)系。5.車載激光雷達(dá)的主要應(yīng)用場景有:障礙物分類、障礙物跟蹤、車道標(biāo)志線檢測和高精度定位等知識鞏固演示完畢感謝觀看智能網(wǎng)聯(lián)汽車環(huán)境感知技術(shù)多傳感器信息

融合技術(shù)應(yīng)用PART6

自動駕駛和危險駕駛，究竟有何區(qū)別?上述小的典型事故，這將自動駕駛推上了風(fēng)口浪尖。

在多傳感器融合的時候，大部分雷達(dá)起的其實(shí)還是輔助作用，攝像頭這類視覺傳感器還是起主導(dǎo)作用，多傳感器融合會更復(fù)雜，但復(fù)雜的同時也能帶來更高的安全性，目前多傳感器的融合還處于早期發(fā)展階段，遠(yuǎn)遠(yuǎn)談不上成熟。“車企引入激光雷達(dá)到量產(chǎn)的車型沒多久，而且毫米波雷達(dá)沒有經(jīng)過大規(guī)模量產(chǎn)的檢驗(yàn)，符合車規(guī)級的毫米波雷達(dá)市場上找不到幾家?！庇菡A解釋，包括傳感器在內(nèi)的自動駕駛技術(shù)，正在快速迭代，怎么用好這些傳感器跟算法結(jié)合。提升自動駕駛的安全性，車企要要做的工作還很多，怎么用好這些傳感器跟算法結(jié)合，提升自動駕駛的安全性，車企要要做的工作還很多。情景導(dǎo)入學(xué)習(xí)目標(biāo)一、多傳感器信息融合技術(shù)1.傳感器融合的概念

如圖６-１所示，以人的感知決策為例引入傳感融合的概念，我們可以簡單的把人的眼、鼻、耳、口等做感官輸入，人的大腦作為中央處理器，人在做出決策前，往往會根據(jù)感觀系統(tǒng)(眼鼻耳口等)所得的信息做分析處理，然后得出下一步應(yīng)該做什么。理論知識2.多傳感器融合的定義

智能網(wǎng)聯(lián)汽車傳感器融合(多傳感器信息融合)，是指將自動駕駛攝像頭、激光雷達(dá)、毫米波雷達(dá)以及超聲波雷達(dá)等多種傳感器各自分別收集到的數(shù)據(jù)進(jìn)行融合，然后利用計(jì)算機(jī)技術(shù)將來自多傳感器或多源的信息和數(shù)據(jù)，在一定的準(zhǔn)則下加以自動分析和綜合，以完成所需要的決策和估計(jì)而進(jìn)行的信息處理過程，以便更加準(zhǔn)確可靠地描述外界環(huán)境，提高系統(tǒng)決策的正確性。如圖６-２所示。3.多傳感器融合技術(shù)的必然性

智能網(wǎng)聯(lián)汽車上所搭載傳感器(攝像頭、超聲波雷達(dá)、毫米波雷達(dá)、激光雷達(dá)等)的原理、功能各不相同,它們在不同的應(yīng)用場景下發(fā)揮著各自的優(yōu)勢，不可替代。如圖６-２所示，為智能網(wǎng)聯(lián)汽車常見的傳感器探測范圍及功能。4.傳感器融合的優(yōu)勢在智能網(wǎng)聯(lián)汽車是自動駕駛系統(tǒng)上使用傳感器融合技術(shù)主要有如下優(yōu)勢。

(２)增加系統(tǒng)感知維度，提高系統(tǒng)的可靠性和魯棒性(３)增強(qiáng)環(huán)境適應(yīng)能力(１)提高感知系統(tǒng)的感知準(zhǔn)確性(４)減少成本二、多傳感器信息融合原理及算法1.激光雷達(dá)與相機(jī)聯(lián)合標(biāo)定的相關(guān)坐標(biāo)系(１)數(shù)據(jù)層融合(２)特征級融合(３)決策級融合2.多傳感器融合結(jié)構(gòu)

多傳感器信息融合可以提高擁有多個傳感器智能檢測系統(tǒng)的性能，減少全體或者單個傳感器信息檢測的損失，從傳感器和融合中信息流的關(guān)系來看，多傳感器信息融合的就夠有串聯(lián)型、并聯(lián)型和混聯(lián)型。3.多傳感器融合技術(shù)

目前，智能網(wǎng)聯(lián)汽車多傳感器融合技術(shù)總體上可以分為前融合技術(shù)和后融合技術(shù)。(１)多傳感器前融合技術(shù)(２)多傳感器后融合技術(shù)4.常用的多傳感器信息融合算法

從信息融合的功能模型可以看到，融合的基本功能是相關(guān)、估計(jì)和識別。重點(diǎn)是估計(jì)和識別，相關(guān)處理要求對多傳感器或多源測量信息的相關(guān)性進(jìn)行定量分析，按照一定的判別原則，將信息分為不同的集合，每個集合的信息都與同一信源關(guān)聯(lián)。

(５)人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)法(３)多貝葉斯估計(jì)法(４)Ｄ￣Ｓ證據(jù)推理法(１)加權(quán)平均法(２)卡爾曼濾波法三、典型智能網(wǎng)聯(lián)汽車傳感器融合方案及應(yīng)用1.攝像頭與毫米波雷達(dá)的融合

車載攝像頭和毫米波雷達(dá)的融合可以很好是實(shí)現(xiàn)兩類傳感器的優(yōu)勢互補(bǔ)，攝像頭易受環(huán)境影響，但其分辨率高，可采集豐富的圖像信息，毫米波雷達(dá)抗干擾能力強(qiáng)，但分辨率低，不能識別具體物體，兩者的融合具有如下優(yōu)勢:結(jié)果可靠性高1）互補(bǔ)性強(qiáng)2）識別能力強(qiáng)4）精度高3）2.攝像頭與激光雷達(dá)的融合

激光雷達(dá)與攝像頭融合是智能網(wǎng)聯(lián)汽車上傳感器融合的經(jīng)典方案，在無人駕駛應(yīng)用中，攝像頭傳感器價格便宜，但受光線影響較大，導(dǎo)致其可靠性較低，激光雷達(dá)傳感器探測距離遠(yuǎn)，能有效檢測運(yùn)動物體，可靠性高，但是價格高昂。

(１３)電氣特性測試3.毫米波雷達(dá)與激光雷達(dá)的融合

毫米波雷達(dá)是智能網(wǎng)聯(lián)汽車無人駕駛技術(shù)的核心傳感器，具有體積小、質(zhì)量輕、抗干擾能力強(qiáng)、價格相對便宜等優(yōu)勢，但受波長的等的影響，毫米波雷達(dá)探測距離有限且不能識別具體物體，以及無法對周邊障礙物建模等劣勢，而這些劣勢恰巧是激光雷達(dá)優(yōu)點(diǎn)，兩者可以很好的實(shí)現(xiàn)優(yōu)勢互補(bǔ)，兩者的融合使用，有望在保證功能覆蓋和安全性的前提下，減少激光雷達(dá)的使用數(shù)量，降低成本。

(１３)電氣特性測試技能提升

下面以智能網(wǎng)聯(lián)汽車激光雷達(dá)和攝像頭的融合為例，介紹兩種傳感器融合應(yīng)用的整個流程。激光雷達(dá)和攝像頭的融合過程可以分為融合原始數(shù)據(jù)(像素和點(diǎn)云過程)的早期融合過程，融合結(jié)果(激光雷達(dá)和相機(jī)邊界框)的后期融合過程。1.像素和點(diǎn)云的原始數(shù)據(jù)融合過程(１)３Ｄ點(diǎn)云數(shù)據(jù)投影到２Ｄ圖像(２)對２Ｄ對象的檢測(３)感興趣區(qū)域匹配

技能提升

2.激光雷達(dá)和相機(jī)邊界框的融合結(jié)果過程

此過程是在獨(dú)立檢測后融合結(jié)果，我們可以想到的一種方法是運(yùn)行獨(dú)立檢測，在兩端獲得３Ｄ邊界框，然后融合結(jié)果，另一種方法是運(yùn)行獨(dú)立檢測，得到兩端的２Ｄ邊界框，然后融合結(jié)果。下面具體３Ｄ過程，整個過程同樣分為三步:(１)３Ｄ障礙物檢測(激光雷達(dá))(２)３Ｄ障礙物檢測(相機(jī))(３)IOU(Intersection

Over

Union)匹配

學(xué)習(xí)小結(jié)1.智能網(wǎng)聯(lián)汽車傳感器融合(多傳感器信息融合)，是指將自動駕駛攝像頭、激光雷達(dá)、毫米波雷達(dá)以及超聲波雷達(dá)等多種傳感器各自分別收集到的數(shù)據(jù)進(jìn)行融合。2.傳感器融合的優(yōu)勢:提高感知系統(tǒng)的感知準(zhǔn)確性、增加系統(tǒng)感知維度，提高系統(tǒng)的可靠性和魯棒性、增強(qiáng)環(huán)境適應(yīng)能力、減少成本。3.多傳感器信息融合層次包括:數(shù)據(jù)層融合、特征級融合、決策級融合。4.多傳感器融合結(jié)構(gòu)包括:串聯(lián)型結(jié)構(gòu)、并聯(lián)型結(jié)構(gòu)、混聯(lián)型結(jié)構(gòu)。5.智能網(wǎng)聯(lián)汽車上常見的多傳感器融合方案:攝像頭與毫米波雷達(dá)的融合、攝像頭與激光雷達(dá)的融合、毫米波雷達(dá)與激光雷達(dá)的融合。知識鞏固演示完畢感謝觀看智能網(wǎng)聯(lián)汽車環(huán)境感知技術(shù)智能網(wǎng)聯(lián)汽車V2X

通信技術(shù)應(yīng)用PART7

Ｖ２Ｘ技術(shù)具體能用來干什么?最基礎(chǔ)的可以減少車輛碰撞事故的產(chǎn)生，具體是怎么實(shí)現(xiàn)的呢?例如當(dāng)前方的車輛緊急制動時，只有緊隨其后的車輛才能看到前方車輛有制動的動作，然后一輛接一輛的看前車的制動燈信號來制動，而這種往往留給后車的制動時間是不夠的，但是如果每輛車都裝備了Ｖ２Ｘ功能，就不會發(fā)生連環(huán)碰撞的車禍，當(dāng)前車判斷到駕駛?cè)擞胁戎苿拥膭幼鲿r，會將制動信號廣播出去，當(dāng)然廣播是無線信號傳輸?shù)囊环N方式，而不是類似于現(xiàn)在的倒車請注意類的提醒。不同于雷達(dá)攝像頭會受到大霧、雨雪等天氣情況的影響，即便在惡略天氣下也能穩(wěn)定的發(fā)揮作用。情景導(dǎo)入學(xué)習(xí)目標(biāo)一、V2X通信技術(shù)1.Ｖ２Ｘ通信技術(shù)的定義

Ｖ２Ｘ通信技術(shù)是一種車用無線通信技術(shù)，可實(shí)現(xiàn)車輛與一切事物的連接，其中Ｖ表示車輛，Ｘ表示一切與車輛有交互的對象。目前，Ｘ主要包含車輛、行人、路測基礎(chǔ)設(shè)施和網(wǎng)聯(lián)等，具體如圖７-１所示。理論知識(１)Ｖ２Ｖ通信技術(shù)(２)Ｖ２Ｐ通信技術(shù)(３)Ｖ２Ｉ通信技術(shù)(４)Ｖ２Ｎ通信技術(shù)2.Ｖ２Ｘ技術(shù)分類

(1)DSCRDSCR是一種高效的短程無線通信技術(shù)，它可以實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)的高效傳輸和中端距離的通信服務(wù)，主要依靠路邊的ＷｉＦｉ發(fā)射器。(２)Ｃ-Ｖ２ＸＣ-Ｖ２Ｘ是以ＬＴＥ-Ｖ技術(shù)為基礎(chǔ)，通過ＬＴＥ-Ｖ-Ｄ(短程直通鏈路式)和ＬＴＥ-Ｖ-Ｃｅｌｌ(蜂窩鏈路式)兩大技術(shù)的支持。在Ｖ２Ｖ、Ｖ２Ｐ和Ｖ２Ｉ中廣泛應(yīng)用。(３)ＤＳＲＣ與Ｃ￣Ｖ２Ｘ的比較目前，相比于ＤＳＲＣ，Ｃ-Ｖ２Ｘ具有明顯優(yōu)勢。3.５Ｇ通信技術(shù)在智能網(wǎng)聯(lián)汽車上的應(yīng)用

５Ｇ是指第５代移動通信系統(tǒng)，是對現(xiàn)有無線接入技術(shù)(２Ｇ、３Ｇ、４Ｇ、ＷｉＦｉ等)的技術(shù)演進(jìn)，以及一些新增的補(bǔ)充性無線接入技術(shù)集成后的解決方案的總稱，５Ｇ網(wǎng)絡(luò)將融合多類無線接入技術(shù)和網(wǎng)絡(luò)功能，包括蜂窩網(wǎng)絡(luò)、無線局域網(wǎng)、大規(guī)模多天線網(wǎng)絡(luò)、小型基站等，并通過統(tǒng)一的核心網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行管控，從而提供高速低延遲的用戶體驗(yàn)。圖７-５形象的表示了５Ｇ網(wǎng)絡(luò)的速度。４.Ｖ２Ｘ通信技術(shù)存在的安全風(fēng)險Ｖ２Ｘ通信技術(shù)的安全風(fēng)險主要來自于:網(wǎng)絡(luò)通信、業(yè)務(wù)應(yīng)用、車載終端和路側(cè)基礎(chǔ)設(shè)備。

(３)車載終端(２)業(yè)務(wù)應(yīng)用(１)網(wǎng)絡(luò)通信(４)路側(cè)基礎(chǔ)設(shè)備二、智能網(wǎng)聯(lián)汽車V2X通信技術(shù)的應(yīng)用1.安全駕駛場景及需求如圖７-６所示，常見的安全駕駛類場景包括車輛匯入?yún)R出、弱勢交通參與者識別、基于車路協(xié)同的交叉口通行、交通參與者感知數(shù)據(jù)共享、協(xié)作式變道、道路交通事件提醒。2.駕駛效率場景及需求

駕駛效率類場景又可細(xì)分為三類:編隊(duì)類場景、精細(xì)化路徑引導(dǎo)類場景和智能交通管理類場景。(１)編隊(duì)類場景(２)精細(xì)化路徑引導(dǎo)類場景(３)智能交通管理類場景3.遠(yuǎn)程駕駛類場景及需求

如圖７-10所示為遠(yuǎn)程駕駛類場景，包括遠(yuǎn)程端為駕駛?cè)?，向車輛發(fā)送控制指令或形式建議的遠(yuǎn)程駕駛，如遠(yuǎn)程接管等場景，以及遠(yuǎn)程控制端為平臺程序，對車端進(jìn)行控制實(shí)現(xiàn)自動泊車，如自動代客泊車等，遠(yuǎn)程駕駛類場景通常都屬于連續(xù)性有大帶寬上行以及低時延下行需求的場景，需滿足高速移動性需求，平臺需滿足大數(shù)據(jù)存儲能力需求，部分場景對時延和計(jì)算能力要求較高。4.信息服務(wù)類場景及需求

如圖7-11所示為信息服務(wù)類場景包括:基于車路協(xié)同的遠(yuǎn)程軟件升級、車載娛樂信息、差分?jǐn)?shù)據(jù)服務(wù)等，信息服務(wù)類場景通常都需要連續(xù)性有大帶寬需求的場景，需滿足高速移動性需求，平臺需滿足大數(shù)據(jù)存儲能力需求，部分場景對時延和計(jì)算能力要求較高，具體來說，與中心平臺交互時延≤１００ｍｓ，與ＭＥＣ交互時延≤２０ｍｓ，部分場景上行速率≥２００Ｍｂｐｓ，下行速率最高可達(dá)５００Ｍｂｐｓ~１Ｇｂｐｓ，可靠性—般大于９９％。定位精度為米級，對業(yè)務(wù)連續(xù)有—定需求，車速≤１２０ｋｍ/ｈ，對平臺存儲能力需求高，計(jì)算能力視情況而定。三、車路協(xié)同控制技術(shù)1.車路協(xié)同控制的定義

智能車路協(xié)同系統(tǒng)即IVICS(Intelligrnt

Vehicle

Infrastructure

Cooperative

Systmes)，簡稱車路協(xié)同系統(tǒng)，主要是通過多學(xué)科交叉與融合，采用無線通信、傳感探測等先進(jìn)技術(shù)手段，實(shí)現(xiàn)對人、車、路的信息的全面感知和車輛與基礎(chǔ)設(shè)施之間、車輛與車輛之間的智能協(xié)同和配合，從而達(dá)到優(yōu)化并利用系統(tǒng)資源、提高道路交通安全和效率、緩解道路交通擁擠的目標(biāo)，車路協(xié)同的實(shí)質(zhì)就是將控制指揮與道路交通條件的需求相匹配，從而實(shí)現(xiàn)交通的安全、環(huán)保、高效，如圖7-12所示。2.車路協(xié)同控制的構(gòu)架

如圖7-13所示為車輛協(xié)同控制的構(gòu)架示意圖，車路協(xié)同通過“端”“管”“云”三層構(gòu)架實(shí)現(xiàn)環(huán)境感知、數(shù)據(jù)融合計(jì)算和決策控制，從而提供安全、高效、便捷的智慧交通服務(wù)。

３.車路協(xié)同控制的實(shí)際應(yīng)用

(１)智慧停車場智慧停車場由車端、場端和邊緣云構(gòu)成。(２)城市快速公交系統(tǒng)快速公交系統(tǒng)(ＢＲＴ)如圖7-14所示，具有快速、高容、舒適以及經(jīng)濟(jì)等特點(diǎn)，得到了廣泛應(yīng)用。學(xué)習(xí)小結(jié)１.Ｖ２Ｘ通信技術(shù)是一種車用無線通信技術(shù)，可實(shí)現(xiàn)車輛與一切事物的連接，其中Ｖ表示車輛，Ｘ表示一切與車輛有交互的對象。２.Ｖ２Ｖ是指通過車輛的終端實(shí)現(xiàn)車輛與車輛之間的通信。3.Ｖ２Ｐ是指弱勢交通參與者(行人、騎行者等)使用用戶設(shè)備(包括手機(jī)、智能穿戴等)與車載設(shè)備進(jìn)行通信。４.Ｖ２Ｉ指車載設(shè)備與基礎(chǔ)設(shè)施(如紅綠燈、交通攝像頭、路側(cè)單元等)之間進(jìn)行通信，其中路側(cè)單元可以獲取周圍車輛的信息并實(shí)時發(fā)布出去。５.Ｖ２Ｎ是指車載設(shè)備通過接入網(wǎng)/核心網(wǎng)與云平臺連接，云平臺與車輛之間進(jìn)行數(shù)據(jù)交互，并對獲取的數(shù)據(jù)進(jìn)行存儲和處理，提供車輛所需要的各類應(yīng)用服務(wù)。6.Ｖ２Ｘ通信技術(shù)可以分為兩條技術(shù)路線，分別是基于DSRC(Dedicated

Short

RangeCom-munication,即專用短程通信技術(shù))和基于c-v2x(CellularV2X,即以蜂窩通信技術(shù)為基礎(chǔ)的V2X)。學(xué)習(xí)小結(jié)7.Ｖ２Ｘ通信技術(shù)的安全風(fēng)險主要來自于:網(wǎng)絡(luò)通信、業(yè)務(wù)應(yīng)用、車載終端和路側(cè)基礎(chǔ)設(shè)備。８.５Ｇ技術(shù)能夠加速推進(jìn)Ｃ-Ｖ２Ｘ在智能網(wǎng)聯(lián)汽車上的應(yīng)用，有效增強(qiáng)行車安全性、減少通行等待時間、提高能源利用率等。９.Ｖ２Ｘ將“人、車、路、云”等交通參與要素有機(jī)地聯(lián)系在一起，不僅可以支撐車輛獲得比單車感知更多的信息，促進(jìn)自動駕駛技術(shù)創(chuàng)新和應(yīng)用，還有利于構(gòu)建一個智慧的交通體系，促進(jìn)汽車和交通服務(wù)的新模式新業(yè)態(tài)發(fā)展，對提高交通效率、節(jié)省資源、減少污染、降低事故發(fā)生率、改善交通管理具有重要意義。１０.Ｃ-Ｖ２Ｘ目前正從信息服務(wù)類應(yīng)用向交通安全和效率類應(yīng)用發(fā)展，并將逐步向支持實(shí)現(xiàn)自動駕駛的協(xié)同服務(wù)類應(yīng)用演進(jìn)，車聯(lián)網(wǎng)場景按需求分為安全駕駛、駕駛效率、遠(yuǎn)程駕駛、信息服務(wù)四大類，每一類別場景都存在共性需求特征。知識鞏固知識鞏固演示完畢感謝觀看智能網(wǎng)聯(lián)汽車環(huán)境感知技術(shù)智能網(wǎng)聯(lián)汽車

導(dǎo)航定位技術(shù)PART8

近日，黃先生就被他的“伙伴”坑了一把，前兩天，黃先生買了一輛新車，當(dāng)時正好處于春節(jié)假期，黃先生就開著新車回老家，在行駛到Ｇ８０昆高速公路田東服務(wù)區(qū)時，他聽從導(dǎo)航的指示行車，結(jié)果發(fā)生了連撞５車的事故。

黃先生說，導(dǎo)航一直說到了到了，他就誤認(rèn)為前方是出口，隨即他就變道行駛，結(jié)果就撞向了前方同方向行駛的一輛小轎車，事故發(fā)生后，黃先生想踩制動，但他的車并沒有停下來，反而像“脫韁的野馬”一樣又撞向了服務(wù)區(qū)內(nèi)的４輛車。經(jīng)過調(diào)查，黃先生的新車前軸斷裂，車內(nèi)的氣囊爆裂，車身的右側(cè)發(fā)生嚴(yán)重變形，其他被撞的車均有不同程度的損傷，服務(wù)區(qū)內(nèi)的４輛車尾部受損比較嚴(yán)重。情景導(dǎo)入學(xué)習(xí)目標(biāo)一、智能網(wǎng)聯(lián)汽車定位技術(shù)1.智能網(wǎng)聯(lián)汽車常用的定位技術(shù)

定位技術(shù)是讓智能網(wǎng)聯(lián)汽車感知自身準(zhǔn)確位置的技術(shù)，定位是導(dǎo)航的基礎(chǔ)，智能網(wǎng)聯(lián)汽車首先要解決自己“在哪”的問題，才有基礎(chǔ)去解決下一步該“去哪”的問題，智能網(wǎng)聯(lián)汽車常見的定位技術(shù)有:全球?qū)Ш叫l(wèi)星系統(tǒng)(ＧＮＳＳ)、雷達(dá)定位系統(tǒng)、視覺定位系統(tǒng)和組合定位技術(shù)。理論知識2.常見衛(wèi)星定位系統(tǒng)

(１)全球衛(wèi)星定位系統(tǒng)(ＧＰＳ)

(２)ＧＰＳ的定位原理

(３)ＧＰＳ的定位方法

3.北斗衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)(ＢＤＳ)

(１)ＢＤＳ的組成如圖８-5所示為北斗衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)的組成，包括空間段、地面段和用戶段。(２)ＢＤＳ的定位原理

ＢＤＳ的定位原理是雙星定位。如圖８-６所示。(３)ＢＤＳ的特點(diǎn)１)空間段采用三種軌道衛(wèi)星組成的混合星座，與其他衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)相比，高軌衛(wèi)星更多，抗遮擋能力強(qiáng)，尤其在低緯度地區(qū)性能優(yōu)勢更為明顯。２)提供多個頻點(diǎn)的導(dǎo)航信號，能夠通過多頻信號組合使用等方式提高服務(wù)精度。３)創(chuàng)新融合了導(dǎo)航與通信功能，具備定位導(dǎo)航授時、星基增強(qiáng)、地基增強(qiáng)精密單點(diǎn)定位、短報文通信和國際搜救等多種服務(wù)能力。二、智能網(wǎng)聯(lián)汽車慣性導(dǎo)航系統(tǒng)１.慣性導(dǎo)航系統(tǒng)的定義

慣性導(dǎo)航系統(tǒng)(Inertial

Navigation

System,

INS)是一種利用慣性傳感器測雖載體的角速度信息，并結(jié)合給定的初始條件實(shí)時推算速度、位置、姿態(tài)等參數(shù)的自主式導(dǎo)航系統(tǒng)。具體來說,慣性導(dǎo)航系統(tǒng)屬于一種推算導(dǎo)航方式，即從一已知點(diǎn)的位置根據(jù)連續(xù)測得的運(yùn)動載體航向角和速度推算出其下一點(diǎn)的位置，因而可連續(xù)測出運(yùn)動體的當(dāng)前位置。

(１)陀螺儀的定義:

陀螺儀(角速度傳感器)是用高速回轉(zhuǎn)體的動量矩敏感殼體相對慣性空間繞正交于自轉(zhuǎn)軸的一個或二個軸的角運(yùn)動檢測裝置，另外，利用其他原理制成的角運(yùn)動檢測裝置起同樣功能的也稱陀螺儀。(２)加速度傳感器定義:加速度傳感器是一種能夠測量加速度的傳感器，通常由質(zhì)量塊、阻尼器、彈性元件、敏感元件和適調(diào)電路等部分組成，傳感器在加速過程中，通過對質(zhì)量塊所受慣性力的測量，利用牛頓第二定律獲得加速度值。2.慣性導(dǎo)航系統(tǒng)的組成

慣性導(dǎo)航系統(tǒng)通常由慣性測量裝置、計(jì)算機(jī)、控制顯示器等組成，慣性測量裝置包括加速度計(jì)和陀螺儀，又稱慣性導(dǎo)航組合計(jì)算機(jī)根據(jù)測得的加速度信號計(jì)算出車輛的速度和位置數(shù)據(jù)，控制顯示器顯示各種導(dǎo)航參數(shù)，實(shí)現(xiàn)功能。3.慣性導(dǎo)航系統(tǒng)的工作原理

如圖8-9所示為慣性導(dǎo)航系統(tǒng)的工作原理圖，其基本的工作原理是以牛頓力學(xué)定律為基礎(chǔ)，通過測量載體在慣性參考系中的加速度和角加速度，將兩者對時間進(jìn)行一次積分，求得運(yùn)動載體的速度和角速度，然后在對運(yùn)動載體的速度和角速度進(jìn)行積分，得到運(yùn)動載體在慣性坐標(biāo)下的位置，最后將求得的位置信息轉(zhuǎn)換到導(dǎo)航坐標(biāo)下，得到在導(dǎo)航坐標(biāo)系下的速度、偏航角以及位置信息等。4.智能網(wǎng)聯(lián)汽車慣性導(dǎo)航系統(tǒng)的作用

１)在ＧＰＳ等衛(wèi)星定位系統(tǒng)信號弱或信號丟失時，慣性導(dǎo)航系統(tǒng)代替其進(jìn)行定位。２)配合激光雷達(dá)傳感器進(jìn)行智能網(wǎng)聯(lián)汽車的精確定位。5.慣性導(dǎo)航系統(tǒng)的特點(diǎn)

①它是不依賴于任何外部信息，也不向外部輻射能量的自主式導(dǎo)航系統(tǒng)，隱蔽性好，也不受外界電磁干擾的影響。④數(shù)據(jù)更新率高，短期精度和穩(wěn)定性好。③能提供位置、速度、航向和姿態(tài)角數(shù)據(jù)，所產(chǎn)生的導(dǎo)航信息連續(xù)性好而且噪聲低。②可全天候在全球任何地點(diǎn)工作優(yōu)點(diǎn)①導(dǎo)航信息經(jīng)過積分產(chǎn)生，定位誤差隨時間而增大，長期精度差。③不能給出時間信息。缺點(diǎn)②