劇透！揭秘無人駕駛的部分感測器

無人駕駛的想法，由來已久，不少科幻小說中也有相關暢想。當然人們沒有想到的是，科技的發展如此迅速，幻想即將變成現實，之前也提過，從谷歌、百度、特斯拉等科技公司，到寶馬、賓士、奧迪等整車廠商，再到大陸、博世、德爾福等零部件巨頭，紛紛涉足無人駕駛領域。

首先簡單說一下自動駕駛的原理，所有的控制系統都是由感測器、控制器和執行器組成的。

從這個角度上講，自動駕駛原理其實和人工駕駛非常相似的，人類用眼睛觀察路況，而自動駕駛則是使用激光雷達、超聲波雷達、攝像頭、GPS等感測器來觀察路況確定位置。我們用大腦做判斷，自動駕駛當然就是用電腦作為控制器來判斷。然後我們通過手腳控制車輛方向盤、加速和剎車，自動駕駛也是根據電腦的輸出直接去控制車輛。

實現一個智能駕駛系統，基本會有幾個層級：

感知層 → 融合層 → 規劃層 → 控制層

IMU

感知層是無人駕駛是否可以實現的先決條件，為了能讓無人駕駛系統有更高頻率地獲取定位信息，那就引入頻率更高的感測器。這就是百度無人車感測器的聯合主演之一——IMU（Inertial Measurement Unit）慣性測量單元。

GPS得到的經緯度信息作為輸入信號傳入IMU，IMU再通過串口線與控制器相連接，以此獲取更高頻率的定位結果。

IMU（Inertial Measurement Unit）學名慣性測量單元，理論力學告訴我們，所有的運動都可以分解為一個直線運動和一個旋轉運動，故這個慣性測量單元就是測量這兩種運動，直線運動通過加速度計可以測量，旋轉運動則通過陀螺。一般的，一個IMU包含了三個單軸的加速度計和三個單軸的陀螺，加速度計檢測物體在載體坐標系統獨立三軸的加速度信號，而陀螺檢測載體相對於導航坐標系的角速度信號，測量物體在三維空間中的角速度和加速度，並以此解算出物體的姿態。在導航中用著很重要的應用價值。為了提高可靠性，還可以為每個軸配備更多的感測器。一般而言IMU要安裝在被測物體的重心上。

激光雷達

說到無人車，就不得不提到激光雷達。它就是無人車上不停旋轉的那頂帽子。它的原理類似於聲吶。只不過這裡我們用光代替聲音，來衡量汽車與障礙物之間的距離。和蝙蝠靠回聲定位一樣，汽車向四周發射激光束，並通過反射回來的信號繪製出周圍環境的3D模型。

毫米波雷達

激光雷達的普及所遇到的最大挑戰是：成本過高，單獨一個雷達的價格可能就超過了普通小汽車的價格。

為了推進自動駕駛技術的發展，同時要解決攝像機測距、測速不夠精確的問題。工程師們選擇了性價比更高的毫米波雷達作為測距和測速的感測器。毫米波雷達不僅擁有成本適中的特點，而且能夠完美處理激光雷達所處理不了的沙塵天氣。

圖中所示為百度Apollo 2.0中所使用的毫米波雷達——Continental的ARS-408，它被安裝在汽車保險杠的正中間，面向汽車的前進方向。

應用在自動駕駛領域的毫米波雷達主要有3個頻段，分別是24GHz，77GHz和79GHz。不同頻段的毫米波雷達有著不同的作用啊。

24GHz處在該頻段上的雷達的檢測距離有限，因此常用於檢測近處的障礙物（車輛），能夠實現的ADAS功能有盲點檢測、變道輔助等；頻段在77GHz左右的雷達，最大檢測距離可以達到160米以上。

當然無人車的感知層建立是一個非常複雜的過程，需要好幾層不同感知系統，從而保證正確地識別周圍環境。除了文中提到的IMU、激光雷達、毫米波雷達外，還有已被廣泛應用的超聲波雷達、攝像頭、GPS等感測器。

能否正確感知周圍地環境，這是無人車實現的必要先決條件。我們期待無人駕駛給我們上演的奇幻大片。

喜歡這篇文章嗎？立刻分享出去讓更多人知道吧！