无人驾驶汽车的“眼睛”
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摘要：自从2005年首辆城市无人驾驶汽车在上海交通大学研制成功，我国在汽车领域对于无人驾驶汽车的研究激情就一直处于高涨的状态。而作为无人驾驶汽车的关键技术——传感器的发展更是无人驾驶技术成功应用的关键，本文介绍了无人驾驶中的三种重要的传感器，来分析现在无人驾驶的发展现状。
关键词：汽车领域；无人驾驶；传感器
引言
所谓无人驾驶汽车就是通过车载传感系统感知道路环境，自动规划行车路线并控制车辆到达预定目的地的智能汽车。国内外许多高校和企业，比如国内的国防科技大学、清华大学、百度以及国外的谷歌都在不断创新和完善无人驾驶技术。现在的无人驾驶技术融合了人工智能及大数据等目前最先进的技术，但是所有这些技术都是需要传感器来收集信息。无人驾驶汽车在行驶过程中需要不断收集外界的信息来提供给汽车的“大脑”——车载计算机，再由计算机分析制定出最合理的行车路线及行车速度，而收集信息的过程就需要很多的传感器来进行工作，因此了解无人驾驶技术中的传感器技术有利于我们发展和完善无人驾驶技术。
无人驾驶主要依靠三大传感器技术：雷达传感器、光达传感器和相机传感器。这三种传感器虽然作用范围相近，但是适用环境和检测精度却各不相同。
1车载雷达传感器
车载雷达传感器已经发展了数十年，可以测量距离，速度，角度等众多物理量，并且可以预测车辆的行驶路径，且在使用环境方面基本没有限制，即使是一些暴雨、暴雪、浓雾等恶劣环境依然能够保证很高的测量精度。车载雷达传感器根据检测距离可以分为：短距离雷达从0.2到30公尺，中距离雷达从30至80公尺，长距离雷达从80到200公尺以上。
如同蜻蜓几乎可以同时看到周遭360度的事物，车载雷达传感器能帮助车辆“看到”驾驶员看不到的事物，包括车后以及车下亦或者是车的盲区，只要物体在雷达监测范围内，车载雷达传感器就能同时检测并追踪多个物体，包括汽车、自行车或者静止物件，并且将检测到的信息传递给车载处理器，
而车载处理器就像人类的大脑一样，能融合来自雷达传感器、激光雷达传感器、相机传感器与其他感测器的信息，设计出完整的环境模型。并且处理器可运用这些资讯，制定出最安全和省时的行车方案，引领车辆在理想路线前进。与此同时，汽车如果安装了雷达传感器的智能操作系统，在遇到一些紧急情况时，比如对向会车时对方突然变道，或者正常跟车时前车突然刹车，汽车都能够迅速的变道或者刹车，从而确保乘车人的安全。
2车载激光雷达传感器
激光雷达发射激光束，抵达物体后反射回传感器，通过计算往返时间，可得物体间的距离。将激光雷达放在车顶，收集物体周围大量的三维坐标就能提供车辆周遭应避免障碍物的360度3D视野，绘制出周围的环境地图。车载激光雷达通常使用905nm波长，在有限视野下的距离可达200米，有些公司现在也推出波长1550nm的激光雷达，距离更长也更精确。要注意的是激光雷达需要光学滤镜，才能避免环境光源和其他激光雷达的影响。虽然激光雷达的尺寸和成本到目前已大幅缩减，目前使用最广泛和评价最佳的激光雷达型号仍比雷达和相机感测器昂贵许多，有些甚至比车辆的成本还要高，并且，激光雷达的量产问题也未解决。
3 车载相机传感器
相机是唯一的可以捕捉色彩和对比资讯的传感器技术，细节采集的能力让相机成为车载传感器中发展空间最大的传感器。相机传感器的细节捕捉特性搭配持续提升的像素解析度和低廉价位，使相机传感器成为驾驶辅助系统和自驾系统不可或缺和出货量最大的组件。相机支持的驾驶辅助系统应用包括：交通标志辨识（可判断限速，限高，禁鸣等标志），交通信号灯判断（判断红绿黄交通灯），车辆侦测系统（可用来判别周围车辆车型进而判断车辆速度，轨迹以及危险性），自动远光灯控制（在特定环境下来车时自动切换远近光灯），车道选择系统（保持车辆直行或在遇到特殊情况比如施工或前方车辆占道时自动更换车道）
但是不同于光达和雷达，大多数车载相机是一种被动式系统，类似于人眼，容易受恶劣天候和光线变化的影响，因此在恶劣环境下车载相机如何使用也是众多工程师如今夜以继日研究的难题。并且，相机采集信息后的图像处理工作是相机工作系统的重要一环，相当于相机系统的大脑，因此如何将采集到的图像处理为有用的信息也是车载相机发展中极其重要的一环。
随着自动驾驶层级的增加，出于安全性和智能型的需要，所需传感器的数目将越来越多，并且系统也要求更加强大，多种传感器技术的融合已经成为必然的趋势，将这三种传感器的优点融合到一起是无人驾驶技术发展的必经之路。
此外，一种新型的技术将无人驾驶变得更加可能，那就是将不同车辆互联起来，将自己车辆的行驶信息以及检测到的环境信息分享到云端，供其他车辆行驶时参考，这样每个车辆都可以知道对方车辆的行驶速度、路线以及可能的潜在威胁等等，并且结合现在技术已有的道路信息数据，就可以使得无人驾驶变得更加安全以及可靠。
结语
无人驾驶系统是一个庞大并且极其复杂的系统，要想实现真正意义上的无人驾驶，必须从无人驾驶技术的基础及源头出发进行改进，那就是汽车的信息感知系统，这就需要车载传感器的准确度和反应速度极高。并且，如何将汽车传感器技术与计算机处理技术完美的融合在一起，是现在无人驾駛技术发展的关键问题。在解决了这些问题后，无人驾驶就能够为人类服务，来实现真正智能的出行。
参考文献
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（作者单位：郑州大学）
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