自动驾驶感知系统是整个自动驾驶体系的基础环节,相当于车辆的“眼睛”和“耳朵”,负责将周围环境的物理信息转化为可供系统理解的数字信号。只有实现了精准全面的感知,后续的决策和控制才能可靠执行。
感知系统通过多种传感器协同工作来获取环境信息,这些传感器各有特点,相互补充:
摄像头:就像一双“眼睛”,提供高分辨率的图像信息,擅长识别车道线、交通标志、红绿灯以及各类物体(如车辆、行人)的形状和颜色。它的主要缺点是受光照和天气条件影响较大。
毫米波雷达:通过发射无线电波来探测物体的距离和速度,稳定性强,在雨、雾、夜间等恶劣天气下依然能正常工作,有效弥补了摄像头的短板。它擅长测量物体的相对速度。
激光雷达(LiDAR):通过发射激光束并接收反射信号,生成高精度的三维点云数据,能够精确描绘出周围物体的立体轮廓和位置信息。它在测距精度上表现突出,典型精度可达±2-5厘米,但成本较高,且在恶劣天气或强反射表面会受到一定干扰。
超声波雷达:主要用于近距离探测,是自动泊车等低速场景中的核心传感器。
定位与姿态传感器(GNSS+IMU):GNSS提供车辆在大地坐标系中的全局位置,IMU则通过惯性测量提供车辆的姿态和加速度信息。两者结合,可确保车辆在隧道、地下停车场等卫星信号受限区域也能保持短时准确定位。
单一传感器各有盲区,自动驾驶感知系统的关键在于“融合”。它会将来自摄像头、激光雷达、毫米波雷达等不同传感器的数据进行时空同步和坐标对齐,再通过算法(如卡尔曼滤波、深度学习模型等)进行综合处理,最终获得对周围环境更完整、更可靠的认知。
处理流程通常包括:
检测与识别:通过深度学习模型,将图像或点云数据中的“像素”或“点”识别为具体的物体,如车辆、行人、交通标志等。
跟踪与预测:结合连续多帧的数据,追踪物体的运动轨迹,并进一步预测其未来的行动路径(如“旁边的车是否可能变道”),为决策系统提供更多时间做出反应。
虽然“纯视觉”方案(主要依赖摄像头和强大算法)也是一种技术路线,但业界普遍认为,多传感器融合方案在提供系统冗余和应对复杂、恶劣环境方面更具优势,是实现更高等级自动驾驶安全性的关键。
感知系统完成环境理解后,会将这些信息传递给决策系统。决策系统如同车辆的“大脑”,负责判断当前情况并规划行驶路径,最终由控制系统精确执行转向、加速或制动等操作。