智能網(wǎng)聯(lián)汽車 課件 項目二 任務一認知環(huán)境感知技術

項目二智能網(wǎng)聯(lián)汽車環(huán)境感知技術前言要實現(xiàn)智能網(wǎng)聯(lián)汽車的先進駕駛輔助技術和自動駕駛功能，必須要使汽車具有環(huán)境感知功能，通過充分了解和認識環(huán)境信息，才能夠使汽車控制系統(tǒng)作出最佳規(guī)劃，讓汽車得到最理想的駕駛體念。認知環(huán)境感知技術Annualworksummary1目錄01教學目標02教學內(nèi)容教學目標0103能解釋環(huán)境感知的應用范圍01能描述環(huán)境感知系統(tǒng)概念和內(nèi)容02能描述環(huán)境感知系統(tǒng)組成01.通過環(huán)境感知系統(tǒng)的學習，讓學生知道技術不斷進步，激發(fā)學生不斷學習的興趣。知識目標素質目標教學內(nèi)容02一、環(huán)境感知系統(tǒng)概念智能網(wǎng)聯(lián)汽車環(huán)境感知系統(tǒng)相當于人的感覺器官和神經(jīng)網(wǎng)絡，利用車載視覺傳感器、激光雷達、毫米波雷達、超聲波雷達以及V2X通信技術、移動網(wǎng)絡通信技術等獲取智能網(wǎng)聯(lián)汽車周圍環(huán)境信息（車、人、道路和環(huán)境），并將以上信息經(jīng)過車載ECU處理后傳輸給車載控制單元，為智能網(wǎng)聯(lián)汽車的安全行駛提供及時、準確和可靠的決策依據(jù)。一、環(huán)境感知系統(tǒng)概念行車路徑是指車輛可行駛的道路區(qū)域，道路可分為結構化道路和非結構化道路。如圖2-1-1所示，結構化道路一般是指高速公路、城市干道等結構化較好的公路，這類道路具有清晰的道路標志線，道路的背景環(huán)境比較單一，道路的幾何持征也比較明顯，針對它的路徑識別主要包括:行車線、行車路邊緣、道路隔離物。非結構化道路一般是指城市非主干道、鄉(xiāng)村街道等結構化程度較低的道路，這類道路沒有車道線和清晰的道路邊界，再加上受陰影和水跡等的影響，道路區(qū)域和非道路區(qū)域難以區(qū)分，針對它的路徑識別主要包括:路面環(huán)境狀況的識別和可行駛路徑的確認。01行車路徑環(huán)境感知系統(tǒng)一、環(huán)境感知系統(tǒng)概念周邊物體主要包括車兩、行人、地面上可能影響車兩通過性、安全性的其他各種移動或靜止物體、各種交通標志、交通信號燈等。如圖2-1-2所示，特斯拉ModelS行車時，通過中間攝像頭的感知，實現(xiàn)了對前方環(huán)境中的車輛、交通標識、行人及行車路徑的識別。02周邊物體03駕駛狀態(tài)駕駛狀態(tài)包括駕駛人自身狀態(tài)、車輛自身行駛狀態(tài)的識別04駕駛狀態(tài)駕駕駛環(huán)境檢測主要包括路面狀況、道路交通擁堵情況、天氣狀況的識別。二、環(huán)境感知系統(tǒng)結構環(huán)境感知系統(tǒng)包括信息采集單元、信息處理單元及信息傳輸單元三大模塊，信息采集單元負責收集汽車的車外及車內(nèi)信息，并將相關信息傳輸給信息處理單元，經(jīng)信息處理單元分析處理后由信息處理單元輸出。其組成原理如圖2-1-所示。二、環(huán)境感知系統(tǒng)結構信息采集單元包括視覺傳感器、激光雷達、毫米波雷達、超聲波雷達、車載自組網(wǎng)絡和導航定位裝置等;01信息采集單元02信息處理單元信息處理單元包括道路識別、車輛識別、行人識別、交通標志識別、交通信號燈識別等03信息傳輸單元信息傳輸單元包括顯示系統(tǒng)、報警系統(tǒng)、傳感器網(wǎng)絡和車載自組網(wǎng)絡等。三、常用環(huán)境感知傳感器單純一類環(huán)境感知傳感器都有其局限性，通過單一傳感器的感知難以提供智能網(wǎng)聯(lián)汽車行駛環(huán)境的整體而全面的認知。因此為克服單一環(huán)境感知傳感器的數(shù)據(jù)可靠性較低、有效探測范圍較小等局限性，為了保證環(huán)境感知傳感器在任何時刻都能為車輛運行提供完全可信的環(huán)境信息，在智能網(wǎng)聯(lián)汽車中使用多環(huán)境感知傳感器融合技術進行環(huán)境感知。利用多環(huán)境感知傳感器信息融合技術對檢測到的數(shù)據(jù)進行分析、綜合和平衡，根據(jù)各個環(huán)境感知傳感器信息在時間、空間的冗余或互補特性進行容錯處理，擴大系統(tǒng)的時空覆蓋范圍，增加信息維度，避免單個傳感器的工作盲區(qū)，從而得到所需要的環(huán)境信息。智能網(wǎng)聯(lián)汽車環(huán)境感知傳感器主要包括視覺傳感器、激光雷達、毫米波雷達、超聲波雷達和紅外線傳感器等。各環(huán)境感知傳感器的性能特點見表2-1-1。三、常用環(huán)境感知傳感器視覺傳感器紅外線傳感器超聲波雷達毫米波雷達激光雷達優(yōu)點成本適中，可分辨出障礙物的距離和大小，并區(qū)分障礙物類型成本低，夜間不受影響結構簡單，價格便宜，體積小巧不受天氣情況和夜間的影響，可以探測到遠距離(100m以上)的物體測距精度高，方向性強，響應時間快，不受地面雜波干擾缺點與人眼一樣，會受到視野范圍的影響會受天氣條件限制，只能探測到近距離的物體會受到天氣和溫度變化的影響，最大測量距離一般只有幾米成本較高;行人的反射波較弱、難以探測，需與視覺傳感器互補使用成本很高，不能全天候工作，遇濃霧、雨、雪等極端天氣無法工作探測距離強一般弱強強夜間工