簡(jiǎn)單來(lái)講,它是指通過(guò)一系列算法,將車身所搭載的各類型傳感器所探測(cè)的信息有機(jī)的整合到一起,最大化整車對(duì)環(huán)境的感知能力,從而為后端的行為決策和控制等模塊提供環(huán)境信息。 單個(gè)的感知傳感器通常由于探測(cè)機(jī)理、可視角度等原因,具有一定的感知局限性,如果說(shuō)各個(gè)獨(dú)立的傳感器讓汽車擁有了眼睛,那么傳感器融合技術(shù), 將使車身看得更清,告別“近視”。
傳感器融合按照其融合的作用,一般有補(bǔ)償式融合,冗余式融合和協(xié)作式融合。
1.補(bǔ)償式融合指各個(gè)傳感器對(duì)相同的環(huán)境進(jìn)行探測(cè),然后通過(guò)融合算法,或選取各個(gè)傳感器的優(yōu)勢(shì)探測(cè)信號(hào),或整合各個(gè)傳感器各自的探測(cè)范圍,從而獲取更精準(zhǔn)和覆蓋范圍更廣的環(huán)境信息。以當(dāng)前主流的前視毫米波雷達(dá)和攝像頭融合(RV Fusion)方案為例:
2.冗余性融合是指各個(gè)傳感器對(duì)同一目標(biāo)進(jìn)行探測(cè),融合算法整合所有對(duì)同一目標(biāo)的探測(cè)信息,從而提升目標(biāo)的可信度,降低單個(gè)傳感器誤檢對(duì)整體系統(tǒng)的影響。 冗余性融合廣泛應(yīng)用于與安全性相關(guān)的功能中, 比如現(xiàn)流行的自動(dòng)緊急剎車(AEB)功能,如果該車具有多個(gè)傳感器,則在對(duì)目標(biāo)進(jìn)行自動(dòng)制動(dòng)之前,一般要求至少有兩種及以上傳感器同時(shí)檢測(cè)到該目標(biāo),確保目標(biāo)存在性的冗余,降低該目標(biāo)是由單個(gè)傳感器誤識(shí)別的可能性,從而降低誤制動(dòng)的概率(基于當(dāng)前的法律法規(guī),這種誤制動(dòng)是相當(dāng)危險(xiǎn)的,需盡力避免)。同樣以前述的雷達(dá)攝像頭方案為例,通常毫米波雷達(dá)檢測(cè)時(shí),由于環(huán)境噪聲的干擾以及信號(hào)處理算法的局限,會(huì)不時(shí)地出現(xiàn)目標(biāo)誤識(shí)別的現(xiàn)象,一般把這種誤識(shí)別產(chǎn)生的目標(biāo)稱作鬼影(ghost)目標(biāo),而攝像頭的探測(cè)原理使得其具有更低的誤識(shí)別率,所以在這種系統(tǒng)中,如果安全性功能要想啟動(dòng),一般要求雷達(dá)和攝像頭都同時(shí)檢測(cè)到同一目標(biāo),從而降低誤制動(dòng)率。
3.協(xié)作式融合是指整合各個(gè)傳感器的探測(cè)信息,相對(duì)來(lái)講這些探測(cè)信息都是較單一且低維度的,進(jìn)行提取出更深度和高維度的探測(cè)信息。比如,通常攝像頭探測(cè)的圖像信息丟失了環(huán)境的三維信息,如果將雷達(dá)探測(cè)的點(diǎn)云信息和圖像像素信息進(jìn)行融合,可以構(gòu)建出帶有深度信息的圖像(深度圖),那么利用這張深度圖也就可以提取出完整的三維環(huán)境信息,除了目標(biāo)感知之外,還能提供可行域(Fress Space)等更高維度的信息。當(dāng)前流行的前融合即屬于這種融合大類,目前多家智能駕駛企業(yè)正在這個(gè)方向發(fā)力,并嘗試將其運(yùn)用到量產(chǎn)項(xiàng)目中。
智慧融合感知
當(dāng)前,知行科技正著力于實(shí)現(xiàn)視覺(jué)感知與超聲波感知的融合,視覺(jué)感知對(duì)障礙物的存在性和類別判斷上有一定優(yōu)勢(shì),只要依靠數(shù)據(jù)閉環(huán)鏈路,不斷迭代優(yōu)化視覺(jué)感知性能,就能對(duì)大部分常見(jiàn)的障礙物有較好的識(shí)別能力。超聲波傳感器對(duì)近距離的障礙物具有穩(wěn)定的感知能力,并且對(duì)任意類別的障礙物都能無(wú)差別探測(cè),比如地鎖,花臺(tái),限位桿等,廣泛應(yīng)用于泊車功能的環(huán)境感知。將視覺(jué)和超聲波對(duì)障礙物的探測(cè)進(jìn)行融合, 屬于補(bǔ)償式融合,將能夠更加穩(wěn)定魯棒地探測(cè)泊車位附近的障礙物,為泊車功能提供保障,此方案也將直接應(yīng)用于知行科技的泊車功能中。此外,即將推出的iDC域控制器,搭載有四顆環(huán)視攝像頭,知行科技也將對(duì)這四個(gè)攝像頭的感知結(jié)果進(jìn)行一個(gè)FOV層面的融合,從而提供360°的無(wú)死角感知范圍。
未來(lái) 擺脫“近視”
近年來(lái)大火的高速自動(dòng)導(dǎo)航功能,要求自車具有穩(wěn)定的360°無(wú)差別的感知能力,所以多傳感器基于FOV層面的融合,以及各傳感器在FOV重疊區(qū)域的融合處理,是自動(dòng)導(dǎo)航功能必不可少的方案。放眼高階自動(dòng)駕駛,從前述的感知結(jié)果和融合方案可以看出,當(dāng)前階段下主流的感知結(jié)果都是基于交通參與者這一障礙物(還可能包含信號(hào)燈,錐桶等靜態(tài)障礙物)為目標(biāo)的,然而真實(shí)的交通場(chǎng)景是及其復(fù)雜的,交通參與者只是其中一個(gè)部分,對(duì)環(huán)境的完整勾勒無(wú)法靠目標(biāo)級(jí)別的感知融合來(lái)實(shí)現(xiàn)。
當(dāng)前,不少研究方正嘗試對(duì)各個(gè)傳感器的原始信息進(jìn)行前融合,如原生的攝像頭圖片或者像素,雷達(dá)的點(diǎn)云甚至電磁波信號(hào)等,以及盡量不丟失感知信息的情況下完成對(duì)環(huán)境的更充分表達(dá),從而邁向高階自動(dòng)駕駛,這一方案能否最終落地量產(chǎn),還需要時(shí)間持續(xù)關(guān)注。上述的各種融合方式,沒(méi)有嚴(yán)格的界限,在一個(gè)智能駕駛系統(tǒng)中通常根據(jù)具體需求動(dòng)態(tài)的選擇融合方式,且多種融合方式可能同時(shí)運(yùn)用在相同傳感器中。智能駕駛的功能逐漸邁向高階,汽車所搭載的傳感器種類及數(shù)量也大幅度增加,但單個(gè)傳感器始終擺脫不了其固有局限,是一雙“近視”的眼睛,通過(guò)不斷優(yōu)化的傳感器融合算法,讓汽車擺脫“近視”,看得更清,行得更遠(yuǎn),更安全。
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