自动驾驶汽车传感器数字孪生建模（一）

标注：本文来自本实验室肖轩的研究成果。

 

一、传感器种类和特点

目前阶段自动驾驶汽车感知系统所使用的传感器主要有摄像头，激光雷达和毫米波 雷达等。三种传感器特点各不相同，在实验过程中需要协同工作来完成对周围环境的分析。下面来分别介绍一下三种传感器。

 

1.1      摄像头

摄像头是自动驾驶车辆中与肉眼成像最为接近的传感器。摄像头传感器实时地拍摄周围环境生成图像数据，并对图像数据使用计算机视觉技术进行分析，就能检测车辆周 围的安全性情况，从而对行驶状态做出判断。摄像头传感器的优缺点非常明显：摄像头相对于其他传感器的主要优势在于分辨率非常高，成本极低，在实际生产中被广泛地应 用。然而摄像头的性能在极端恶劣天气中，性能表现会呈现断崖式下降；除此之外，摄像头传感器所能够覆盖的观察距离非常局限，想要单单凭摄像头的信息不能够精确捕捉较远距离目标位置的环境信息；此外由于摄像头拍摄 所得画面是二维的，即便是可以根据二维图像建立三维模型，但是难以保证效果。

 

1.2     毫米波雷达

自动驾驶技术中另一种常见的传感器就是毫米波雷达。毫米波雷达是将工作频率选定在20­200GHz的领域（波长为1­10mm，即毫米波段）的雷达[21]。随着第五代通信技术的迅猛发展，毫米波这个词被提及的频率越来越高，毫米波的主要特点有四个：第一是毫米波的频带宽，在人类现有频率资源越来越紧张匮乏的今天，毫米波宽频带能够为 数据选择提供多种多样的选择；第二是毫米波的波束窄，这使得毫米波的信号较其他波 长的信号能够更精确的传递到指定区域，所以通过被毫米波信号传递的数据能够观察到 更多细节；第三则是毫米波的抗干扰能力较其他波极强，对于降雨，降雪等特殊的天气条件下毫米波粒子的穿透能力要远远强于激光和红外；第四是发射毫米波元件装置的尺 寸极小，这使得毫米波雷达更容易小型化，便捷化。以上是毫米波的四个特点也可以说是优点，然而毫米波也同样存