一般来说,现在智能驾驶主要的中高速检测障碍物的手段就是毫米波雷达+摄像头的方案。
毫米波雷达的工作原理就是通过发射无线电信号(毫米波段,30-300GHZ),再将反射的零散信号收回,来探测感知周围物体,通过算法(阈值去掉噪声值留下信号能量峰值)得到反射点的信息,再得到汽车和其他物体之间的相对距离、相对速度、角度、运动方向等。
由于毫米波雷达的穿透性较好,可以轻松穿透塑料,所以常安装在汽车的前保险杠处,塑料板的里面。
毫米波的最大优点就是无视天气,穿透雾气、烟尘的能力强,受到环境因素影响较小,可以保障在日常情况下的使用。
毫米波雷达早期为24GHZ,探测距离短,精度低,探测距离大概50米到100米,精度大概是40-70CM的分辨率。而最近两年推出的77GHZ的探测距离远,能达到200米以上,精度相对较高,大概是4-10CM分辨率。但因为成本较高,还是主要用在高端车型上,如果要达到更好的辅助驾驶级别,一般至少一个77GHZ毫米波雷达(车头)搭配多个24GHZ毫米波雷达(车侧)来使用。
毫米波雷达虽然成本较激光雷达低,工艺也成熟,元器件也小,但是它也有着致命的缺点,那就是分辨率低,无法清晰辨别较小的物体,且对金属极为敏感。(一个不规则小块金属可能识别成一个大表面积的大块金属。)
假设10CM一个反射点,即便是77GHZ的毫米波雷达动态扫描到车前方的人体侧面,很有可能也就得到十几个点到二十几个点,如果行人对于毫米波雷达还是侧面的运动体态,那可能接受过来的信号就十来个点,关键这些点旁边还有干扰物,比如行人从一棵树旁边经过,行人拖着个大箱子,要从这一堆稀疏的点上分析出这是个人还是个其他什么玩意,要是人的肉眼,肯定是看不出来的。
如果要更清楚辨别较小物体,雷达的探测阈值需要设低,但毫米波雷达又对金属敏感度太高,调低阈值噪点增多,这样的结果就是会有越来越多“鬼影”的出现,会出现众多的虚报物体。你可以理解为一个超级近视的人取下了眼镜,想要分辨一个远处的闪闪发光的小物体,他越努力看,就越会看到四周到处都是晃动的影子和物体,而且这些看上去的物体很有可能比实际体积要大上许多倍。那么哪怕前面啥障碍物都没有,他都不一定敢往前走。
所以毫米波雷达分辨大型物体(前方车辆),抗天气干扰能力一流,但你指望这个精度几厘米级到几十厘米的雷达能够准确分清楚高速行驶车辆的前面是个啥玩意,肯定是不行的。因为它的一惊一乍,一路上动不动给你虚报,那么车都不用开了,就不停急刹着玩就好了。
为了保障毫米波雷达的正常使用,毫米波雷达就会对静态物体进行“杂波滤除”(因为在马路上行驶,静态物体太多了,金属物也多,如交通标识,龙门架都会造成干扰)。如果不设定无视这些检测到的静态“干扰物”,那么在路上,车辆就会变得寸步难行,不停地报警和刹车将会变成常态。
鉴于毫米波雷达的特性,现在AEB里面,越来越多的企业把毫米波雷达的权重给调低了,要判断前方有没有障碍物,是个什么障碍物,还是得高清摄像头点头才行。
汽车摄像头是最接近人类视觉的车辆感知外界的手段了。
车载摄像头一般都拥有较广的垂直视场角,较高的分辨率,还能提供颜色和图形的信息。这就可以达到驾驶辅助中的行人、自行车、机动车等的识别。也可以分辨出路标,如路上的地面标线,路侧的限速标识。
如果采用的车载立体摄像头(如双目摄像头),还能计算出汽车和其他物体的相对距离,相对角度。(所以说马斯克说可以自动驾驶不用毫米波雷达,可以全部用摄像头来代替。)
但如果要盲点检测,全景泊车、泊车辅助,就需要在车身上布置多个摄像头,达到车周的覆盖空间无死角。
车载摄像头一般都是由CMOS镜头,芯片,内存,外壳组成。原理就是将拍摄到的图像转为二维数据,进行图像匹配识别,分辨出拍到的物体是行人、汽车、自行车、电动车、交通标识等。
现在的摄像头排布,基本上都会采用前视,侧视,后视,内视的排布,包括广角镜头,长焦镜头,数量从5个到10个不等。
车载摄像头的优点就是分辨率高,采集信息丰富,最符合人类视觉的语义信息,成本也低。
但缺点也很明显,因为是靠光的反射来进行拍摄,就会受光照影响较大,黑夜里基本无法使用。且受环境天气影响较大,雨雪、大雾,灰尘、昆虫等都会影响到摄像头,导致它无法全天候全地形工作。另一个缺点,就是只能采集平面信息,无法采集深度信息,三维立体感不强,且拍照边缘容易有失真现象,即便后期进行算法修正,也有可能造成图形的误判。
所以,毫米波雷达的分辨率低,车载摄像头又受到光照影响和无法构建3D图形,当高清摄像头认为前方静态事故中的变形车辆不属于车辆,而毫米波雷达又过滤掉静态金属物体。最后导致开启了智能驾驶的车完全不顾前方的事故车,速度完全不减地撞上去,也真的纯属正常。
所以,这就引申出来了另一个感知设备,一个分辨率高,不受光照影响且能构造清晰3D图形的探测器,那就是现在比较热门的激光雷达。
激光雷达鉴于篇幅,就后面再聊了。
(图片来源网络,侵删!)
来源:知乎 www.zhihu.com
作者:Will.liu
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延伸阅读:
毫米波雷达怎么区分人和运动的物体,怎样过滤杂波?