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無人駕駛車輛——移動的傳感器平臺

TI公司

隨著高級駕駛員輔助系統(tǒng) (ADAS) 系統(tǒng)的問世以及無人駕駛的推動與發(fā)展，汽車需要對周圍的環(huán)境了如指掌。駕駛員能夠感知我們周圍的環(huán)境，同時(shí)進(jìn)行判斷，并在不同的情況下迅速作出反應(yīng)。然而人無完人，我們會疲憊、分神，也會因?yàn)槭д`而犯錯(cuò)。為了提升安全性，汽車制造商正在設(shè)計(jì)應(yīng)用于小客車的ADAS解決方案。汽車依靠各種各樣的傳感器來感測不同情況下復(fù)雜的周圍環(huán)境。然后，這些數(shù)據(jù)將被傳送給例如TI TDA2x等高精密的處理器，最后被用于自動緊急剎車 (AEB)、車道偏離報(bào)警 (LDW) 和盲點(diǎn)監(jiān)測等功能。

目前，用于周圍環(huán)境感測的傳感器主要有以下幾種。

(1) 被動傳感器

① 可視圖像傳感器:所有的成像儀都在可視光譜中運(yùn)行;

② 紅外圖像傳感器:在可視光譜外運(yùn)行?？梢允墙t外或熱紅外(遠(yuǎn)紅外)。

被動傳感器主要用于感測從物體上反射或發(fā)射出來的射線，會受到環(huán)境的影響(不同時(shí)刻，天氣等)。例如，可視傳感器會受到每天不同時(shí)刻可見光數(shù)量的影響。

(2) 主動傳感器

主動傳感器通過發(fā)射出射線并測量反射信號的響應(yīng)。其優(yōu)勢是能夠隨時(shí)獲得測量結(jié)果，不受時(shí)間或季節(jié)的影響。

雷達(dá):通過發(fā)射無線電波，根據(jù)從物體上反射回來的無線電波來確定這個(gè)物體的距離、方向和速度。

超聲波:通過發(fā)射超聲波，根據(jù)從物體上反射回來的超聲波來確定這個(gè)物體的距離。

激光雷達(dá):通過掃描從一個(gè)物體上反射回來的激光來確定物體的距離。

飛行時(shí)間:利用攝像頭測量紅外光束從物體上反彈回來到傳感器的時(shí)間來確定這個(gè)物體的距離。

結(jié)構(gòu)光:將已知光圖投射到一個(gè)物體上，例如通過TI的數(shù)字光處理 (DLP) 設(shè)備進(jìn)行投射。隨后，攝像機(jī)將捕捉變形的光圖并進(jìn)行分析，以確定物體的距離。

為了在多種不同的情況下提供增強(qiáng)的準(zhǔn)確度、可靠性和耐用性，通常至少需要用一種以上的傳感器來觀察同一場景。所有傳感器技術(shù)都有其固有的限制因素和優(yōu)勢。不同的傳感器技術(shù)可以被組合在一起，將來自同一場景下不同傳感器的數(shù)據(jù)進(jìn)行融合，從而提供一個(gè)更加穩(wěn)定耐用的解決方案，通過數(shù)據(jù)融合比較了視圖混淆。其中一個(gè)典型的示例就是可見光傳感器和雷達(dá)的組合。

可見光傳感器的優(yōu)勢包括高分辨率、擁有識別物體和對其分類的能力，以及能夠提供重要信息情況的功能。然而，它們的性能會受到自然光強(qiáng)弱以及天氣(諸如下霧、雨雪)的影響。此外，例如過熱等其他因素也會導(dǎo)致圖像的質(zhì)量因噪聲的影響而下降。TI的處理器所提供的精密圖像處理可以緩解其中的某些影響。

另一方面，雷達(dá)能夠穿過雨雪，并且可以非常迅速且有效地測量距離。多普勒雷達(dá)(Doppler radar)具有額外的優(yōu)勢，能夠檢測物體的運(yùn)動。然而，雷達(dá)的分辨率較低，并且不能輕易地識別物體。因此，可見光和雷達(dá)所產(chǎn)生數(shù)據(jù)的融合提供了一種在多種不同情況下更加穩(wěn)健耐用的解決方案。

此外，不同傳感器之間的成本有所差異，這也會影響到針對特定應(yīng)用的最佳選擇。例如，激光雷達(dá) (LIDAR) 能夠提供非常精確的距離測量功能，但是成本卻比被動圖像傳感器貴出很多。不過，隨著技術(shù)的不斷發(fā)展，成本也將會持續(xù)降低，而汽車最終將在多種傳感器的幫助下做到眼觀六路、耳聽八方。

TDA處理器系列擁有極高的集成度，并且在可編程平臺上開發(fā)而成，這個(gè)平臺滿足了汽車ADAS的高強(qiáng)度處理需要。來自用于觀察場景的不同傳感器的數(shù)據(jù)可被提供給TDA2x，并且組合成更加完整的照片，以便幫助作出迅速且智能的決策。例如，視覺傳感器在較暗的情景下可能會將信箱顯示為類似于人的形狀。TI的處理器可以執(zhí)行精密的行人檢測，首先，根據(jù)物體的比例，系統(tǒng)可能將其識別為路邊的行人。然而，來自熱傳感器的數(shù)據(jù)將會識別出此物體的溫度過低，不太可能是有生命的物體，所以可能不是行人。因此，工作特性不同的傳感器可以提供更高的安全級別。