传感器在无人驾驶汽车中的应用探析

熊晓倩

摘  要：随着科技的发展，传感器的应用范围越来越广泛，推动了无人驾驶汽车技术的发展。传感器能够实时监测汽车行进过程中的数据信息，借助其在无人驾驶汽车中的广泛应用，能够极大地提升车辆行驶的稳定性和安全性。汽车行业对汽车电子化需求不断提升，随着无人驾驶汽车的发展，进一步提升了其需求程度。该文将对无人驾驶汽车进行概述，并重点探究传感器在无人驾驶汽车中的应用。

关键词：传感器  无人驾驶  雷达传感器  环境感知

中图分类号：TP18                             文献标识码：A                   文章编号：1672-3791（2020）09（c）-0070-03

Abstract： With the development of science and technology， the application range of sensors is more and more extensive， which promotes the development of driverless vehicle technology. The sensor can real-time monitor the data information in the process of vehicle moving. With its wide application in unmanned vehicles， it can greatly improve the stability and safety of vehicle driving. The automotive industry's demand for automotive electronics continues to increase. With the development of driverless cars， its demand has further increased. This article will give an overview of driverless cars and focus on exploring the application of sensors in driverless cars.

Key Words： Sensors; Unmanned driving; Radar sensors; Environmental perception

随着科技的发展，传感器的应用范围越来越广泛，推动了无人驾驶汽车技术的发展。传感器能够实时监测汽车行进过程中的数据信息，借助其在无人驾驶汽车中的广泛应用，能够极大地提升车辆行驶的稳定性和安全性。

1  无人驾驶汽车概述

无人驾驶汽车技术作为智能汽车的重要分支，在无人操作汽车的状态下，通过人工智能对汽车进行各种操作，提升汽车驾驶效率和汽车驾驶的安全性。无人驾驶汽车能够及时收集实时的车辆信息和环境信息，作为复杂的系统工程，无人驾驶汽车技术涵盖了多门类的科学技术[1]。无人驾驶汽车技术经历了漫长的研发过程，它需要对行驶汽车的各项实时动态数据进行准确测量，进而确保无人驾驶汽车行驶的安全性和稳定性。在进行行驶汽车信息收集与测量作业的过程中，必须用到传感器。汽车传感器技术是新时代汽车工业的重要组成部分，不同类型的汽车对传感器的需求也各有不同，传感器的使用方案通常由汽车驾驶工程师制定。汽车传感器技术能够对行驶中的汽车进行有效监控，采集汽车周边的实施环境数据，近似于人类的感知神经系统[2]。目前，在无人驾驶汽车技术中应用最多的传感器技术是摄像头、雷达传感器、毫米波雷达、激光雷达、视觉成像装置等。

2  传感器在无人驾驶汽车中的应用

2.1 视觉传感器

根据车载传感器的不同功能，其主要分为视觉传感器、激光雷达传感器、毫米波雷达传感器、超声波雷达传感器和声音传感器。视觉传感器主要为成像装置与光学器件，对行驶汽车的周边环境进行实时动态的监测，将收集到的周边环境数据进行图像处理。通过分析行驶汽车周边的图像，增强对视觉传感器工作性能的把控[3]。同时，视觉传感器能够很好地进行碰撞预警工作，对于行驶车辆的预警功能是其特有的优势，也是其应用范围超过其他种类传感器的原因。无人驾驶汽车技术中的视觉传感器能够收集彩色影响和环境数据，是无人驾驶汽车技术的重要信息源。当前无人驾驶汽车技术的视觉传感器设备主要为摄像头和相机，其中根据相机的功能种类分为全景相机、双目立体相机和单目相机。增加对无人驾驶汽车技术视觉传感器研发的投入，能够进一步提升无人驾驶汽车对周边环境的感知能力[4]。

2.2 雷达传感器

激光雷达传感器是汽车传感器中最重要的传感器，它能够对明确区分立体真人和人物图像。通过建立的三维立体模型，借助激光光束对周边环境和周边物体的位置、速度进行实时动态测量和预测。激光雷达传感器预测的方向感和准确度都极佳，因此在民用和军事领域都得到了广泛应用;同时，其精密程度较高，能够自动形成立体的环境图形，在无人驾驶汽车技术中发挥了重要作用。借助激光雷达传感器，能够在短期内对行驶中的汽车进行准确预测，极大地提升了无人驾驶汽车的稳定性和安全性[5]。但是，在大雾或阴雨天气，激光雷达传感器会受到干扰无法正常进行工作。激光雷达传感器通过向目标发射光线，计算反射光实现测距工作。激光雷达传感器分为单线和多线两种类型。比较具有代表性的单线激光雷达传感器是德国产LMS型号的传感器，为提升数据回传速度，一般采用网络接口的信号传输方式。多线激光雷达传感器的代表性产品为美国制造的HDL型传感器，其最多可发射64个激光束，垂直探测范围为26.8°，水平探测范围为360°。多线激光雷达传感器借助UDP协议网络将数据传回至计算机系统。毫米波雷达传感器能够辨别小型目标，其成像功能较强。毫米波雷达传感器具有较强的隐秘性和机动性，能够实时对周边情况进行预测，提升对周围环境的适应性。由于无人驾驶汽车技术需要精密程度较高的设备，因此充分结合无人驾驶系统先进的人工智能技术和毫米波雷达传感器，能够更好地发挥其性能和特殊的优势。毫米波雷达传感器是除视觉传感器以外，现阶段唯一具有防撞預测能力的传感器，能够提升汽车行驶的稳定性和安全性[6]。超声波雷达传感器具有灵活、成本低的特点，它能够在短时间内对于汽车的行驶速度进行预判。同时，超声波雷达传感器能够在一定程度上弥补激光雷达传感器的缺陷，尤其是行驶中汽车的底部盲区。超声波雷达传感器能够对汽车底部盲区开展近距离测量工作，能够识别路面的小动物和小型障碍等，进而避免出现碰撞，减少行驶车辆的盲区范围。借助传感器近距离测量的能力，能够有效帮助汽车进行自动停泊以及汽车周边状况的实时监测。

2.3 声音传感器

声音传感器也是无人驾驶汽车的重要部分，声音传感器中安装了话筒，借助薄膜震动使电容出现变化，进而转变为电压后传输至计算机系统。声音传感器能够借助振动的图像对声音强度进行测量，并且可以有效监测行驶汽车的内部和外部环境，是未来无人驾驶技术的发展方向。

2.4 环境感知

车辆周边的环境是无人驾驶汽车行驶过程中的重要部分。能否对行驶汽车的周边环境进行有效监测直接关系着汽车的行驶状态。上述的各类传感器都具备一定程度的环境感知功能，能够对周边环境状况进行准确预测，确保行驶中汽车的安全性和稳定性。通过对周边环境的监测能够有效避免道路周边和汽车行驶中的安全问题并进行实施预测，防止安全事故的发生，提升行驶车辆的稳定性和安全性。在汽车行进过程中，环境感知首先需要对行车路线、道路边缘、路况和道路阻碍进行监测并识别;同时借助多种传感器的环境感知能力能够对道路上的车辆和行人的状态进行有效识别[7]。在无人驾驶汽车系统中，为充分掌握汽车的周边环境状况，应使用传感器对周邊路况和物体的行进状态进行实时监测。环境感知在具体操作中借助视觉成像和三维立体图像对车辆周边环境进行预测，运用激光雷达传感器分析车辆的环境距离，提升监测的精确度。由于无人驾驶汽车在行进过程中，会遇到复杂多变的环境状况，为有效解决这个问题，应融合多种类的汽车传感器。融合性的汽车传感器能够更加及时准确地进行监测和预测，有效地辅助汽车行驶。

2.5 辅助驾驶系统

在无人驾驶汽车行进过程中，传感器最重要的作用就是辅助汽车驾驶，同时对车辆周边的动态环境进行实时的识别和监测，确保驾驶员及时发展周边的安全隐患，并主动向驾驶员提供警示，甚至在必要时刻直接操作车辆运行规避危险。汽车的辅助驾驶系统的使用极为广泛，作为现代电子信息技术与汽车安全技术的融合产物，能够对车辆的周边环境进行及时精确的预测，为车辆驾驶人员和乘坐人员提供充分的安全保障[8]。

3  结语

综上所述，无人驾驶汽车技术对于安全性的要求极高，而传感器在无人驾驶汽车技术上面的应用能够有效提升汽车行驶的稳定性和安全性。通过种类丰富、性能强劲的车载传感器，环境感知技术和辅助驾驶系统进一步完善无人驾驶系统。随着技术的飞速发展，未来的无人驾驶汽车技术将会更加先进成熟。

参考文献

[1] 姚小勇，朱德灿.传感器在无人驾驶汽车领域中的应用研究[J].林业机械与木工设备，2020，48（1）：32-35.

[2] 夏草盛.探究传感器技术在无人驾驶汽车中的应用[J].电子元器件与信息技术，2018（12）：45-47.

[3] 王桐.基于传感器感知盲区的无人驾驶汽车智能控制研究[D].江苏大学，2019.

[4] 翟朋辉.无人驾驶汽车及其核心传感器系统浅析[J].科技经济导刊，2019，27（13）：17.

[5] 姜嘉睿.无人驾驶中的核心传感器系统分析[J].时代汽车，2019（2）：145-146.

[6] 王禹，吴石峰，陶恂.自动驾驶中多传感器信息融合技术的研究[J].福建电脑，2019，35（1）：110-112.

[7] 陈延真.无人驾驶环境感知系统及障碍物检测研究[D].天津大学，2018.

[8] 张宁宁.智能驾驶汽车视觉传感器虚拟建模与仿真[D].昆明理工大学，2018.

[9] 陈玉.浅谈无人驾驶汽车之各种感知传感器技术[J].汽车与驾驶维修：维修版，2018（7）：88.

[10] 辛煜，梁华为，梅涛，等.基于激光传感器的无人驾驶汽车动态障碍物检测及表示方法[J].机器人，2014，36（6）：654-661.