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自动驾驶汽车传感器融合系统及多传感器数据融合算法浅析


  来源: 汽车测试网 时间:2018-07-04 编辑:思杨
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• 后视摄像头+超声波测距

超声波泊车辅助技术在汽车市场内被广泛接受,并且已十分成熟;这项技术在泊车时能对邻近物体给出听得见或看得见的报警。正如之前提到的那样,到2018年,美国所有新出厂的车辆都必须安装后视摄像头。将来自二者的信息结合在一起,才能实现先进的泊车辅助功能,而其靠单一系统是无法实现的。后视摄像头使驾驶员能很清楚地看到车辆后方的情况,而机器视觉算法可以探测物体,以及路肩石和街道上的标记。通过超声波提供的补充功能,可以准确确定识别物体的距离,并且在低光照或完全黑暗的情况下,也能确保基本的接近报警。

• 前视摄像头+多模前置雷达

另一种强大的组合是将前视摄像头的功能与前置雷达组合在一起。前置雷达能够在任何天气条件下测量高达150米的物体的速度和距离。摄像头在探测和区分物体方面(包括读取街道指示牌和路标)十分出色。通过使用具有不同视场角(FoV)和不同光学元件的多个摄像头传感器,系统可以识别车前通过的行人和自行车,以及150米甚至更远范围内的物体,同时,其还可以可靠实现自动紧急制动和城市启停巡航控制等功能。

许多情况下,在特定的已知外部条件下,仅通过一种传感器或单个系统,就能够执行ADAS功能。然而,考虑到路面上有很多不可预计的情况,这还不足实现可靠运行。传感器融合除了能实现更复杂和自主的功能外,还可以在现有功能中实现更少的误报和漏报。说服消费者和立法者,使他们相信汽车可以由“一台机器”自主驾驶,将会十分关键。

传感器融合系统分割

与汽车内每个系统单独执行各自的报警或控制功能不同,在一个融合系统中,最终采取哪种操作是由单个器件集中决定的。现在的关键问题就是在哪里完成数据处理,以及如何将传感器的数据发送到中央电子控制单元(ECU)。当对不是集中在一起而是遍布车身的多个传感器进行融合时,我们就需要专门考虑传感器和中央融合ECU之间的连接和电缆。对于数据处理的位置也是如此,因为它也会影响整个系统的实现。让我们来看一看可能的系统分割中的两种极端情况。

· 集中式处理

集中式处理的极端情况是,所有的数据处理和决策制定都是在同一个位置完成,数据是来自不同传感器的“原始数据”——请见图3。


图3:具有“传统”卫星式传感器模块的集中处理。


优点:

传感器模块——传感器模块体积小巧,成本低,功耗也低,这是因为其只需要执行检测和数据传输任务。传感器的安装位置也很灵活,并且所需安装空间很小。替换成本低。通常情况下,由于无需处理或做决策,传感器模块具有较低的功能安全要求。

处理ECU——中央处理ECU可以获取全部数据,这是因为数据不会因为传感器模块内的预处理或压缩而丢失。由于传感器成本较低,并且外形尺寸较小,因此可以部署更多的传感器。

缺点:

传感器模块——实时处理传感器数据需要提供宽带通信(高达数Gb/s),因此可能出现较高电磁干扰(EMI)。

处理ECU——中央ECU需要有高处理能力和速度来处理所有输入数据。对于很多高带宽I/O和高端应用处理器来说,这意味着更高的电能需求和更大的散热量。传感器数量增加将大幅增加对中央ECU性能的需要。通过使用FPD-link III等接口,在一根同轴电缆上传送传感器及功耗、控制和配置等多种数据(双向反向通道),有些缺点可以被克服。这样便可极大降低系统的接线要求。

· 全分布式系统

另一种截然不同的极端情况是全分布式系统。这种情况是由本地传感器模块进行高级数据处理,并在一定程度上进行决策制定的。全分布式系统只将对象数据或元数据(描述对象特征和/或识别对象的数据)发回到中央融合ECU。ECU将数据组合在一起,并最终决定如何执行或做出反应——请见图4。


图4:传感器数据由传感器模块处理、决策由中央ECU制定的分布式系统。

关键词:传感器 自动驾驶 信息融合    浏览量:4370

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