劇透！揭秘?zé)o人駕駛的部分傳感器~

無(wú)人駕駛的想法，由來(lái)已久，不少科幻小說(shuō)中也有相關(guān)暢想。當(dāng)然人們沒(méi)有想到的是，科技的發(fā)展如此迅速，幻想即將變成現(xiàn)實(shí)，之前也提過(guò)，從谷歌、百度、特斯拉等科技公司，到寶馬、奔馳、奧迪等整車廠商，再到大陸、博世、德?tīng)柛５攘悴考揞^，紛紛涉足無(wú)人駕駛領(lǐng)域。

首先簡(jiǎn)單說(shuō)一下自動(dòng)駕駛的原理，所有的控制系統(tǒng)都是由傳感器、控制器和執(zhí)行器組成的。
從這個(gè)角度上講，自動(dòng)駕駛原理其實(shí)和人工駕駛非常相似的，人類用眼睛觀察路況，而自動(dòng)駕駛則是使用激光雷達(dá)、超聲波雷達(dá)、攝像頭、GPS等傳感器來(lái)觀察路況確定位置。我們用大腦做判斷，自動(dòng)駕駛當(dāng)然就是用電腦作為控制器來(lái)判斷。然后我們通過(guò)手腳控制車輛方向盤(pán)、加速和剎車，自動(dòng)駕駛也是根據(jù)電腦的輸出直接去控制車輛。
實(shí)現(xiàn)一個(gè)智能駕駛系統(tǒng)，基本會(huì)有幾個(gè)層級(jí)：
感知層 → 融合層 → 規(guī)劃層 → 控制層

IMU

感知層是無(wú)人駕駛是否可以實(shí)現(xiàn)的先決條件，為了能讓無(wú)人駕駛系統(tǒng)有更高頻率地獲取定位信息，那就引入頻率更高的傳感器。這就是百度無(wú)人車傳感器的聯(lián)合主演之一——IMU（Inertial Measurement Unit）慣性測(cè)量單元。

GPS得到的經(jīng)緯度信息作為輸入信號(hào)傳入IMU，IMU再通過(guò)串口線與控制器相連接，以此獲取更高頻率的定位結(jié)果。
IMU（Inertial Measurement Unit）學(xué)名慣性測(cè)量單元，理論力學(xué)告訴我們，所有的運(yùn)動(dòng)都可以分解為一個(gè)直線運(yùn)動(dòng)和一個(gè)旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)，故這個(gè)慣性測(cè)量單元就是測(cè)量這兩種運(yùn)動(dòng)，直線運(yùn)動(dòng)通過(guò)加速度計(jì)可以測(cè)量，旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)則通過(guò)陀螺。一般的，一個(gè)IMU包含了三個(gè)單軸的加速度計(jì)和三個(gè)單軸的陀螺，加速度計(jì)檢測(cè)物體在載體坐標(biāo)系統(tǒng)獨(dú)立三軸的加速度信號(hào)，而陀螺檢測(cè)載體相對(duì)于導(dǎo)航坐標(biāo)系的角速度信號(hào)，測(cè)量物體在三維空間中的角速度和加速度，并以此解算出物體的姿態(tài)。在導(dǎo)航中用著很重要的應(yīng)用價(jià)值。為了提高可靠性，還可以為每個(gè)軸配備更多的傳感器。一般而言IMU要安裝在被測(cè)物體的重心上。

激光雷達(dá)

說(shuō)到無(wú)人車，就不得不提到激光雷達(dá)。它就是無(wú)人車上不停旋轉(zhuǎn)的那頂帽子。它的原理類似于聲吶。只不過(guò)這里我們用光代替聲音，來(lái)衡量汽車與障礙物之間的距離。和蝙蝠靠回聲定位一樣，汽車向四周發(fā)射激光束，并通過(guò)反射回來(lái)的信號(hào)繪制出周圍環(huán)境的3D模型。

毫米波雷達(dá)

激光雷達(dá)的普及所遇到的最大挑戰(zhàn)是：成本過(guò)高，單獨(dú)一個(gè)雷達(dá)的價(jià)格可能就超過(guò)了普通小汽車的價(jià)格。
為了推進(jìn)自動(dòng)駕駛技術(shù)的發(fā)展，同時(shí)要解決攝像機(jī)測(cè)距、測(cè)速不夠精確的問(wèn)題。工程師們選擇了性價(jià)比更高的毫米波雷達(dá)作為測(cè)距和測(cè)速的傳感器。毫米波雷達(dá)不僅擁有成本適中的特點(diǎn)，而且能夠完美處理激光雷達(dá)所處理不了的沙塵天氣。

圖中所示為百度Apollo 2.0中所使用的毫米波雷達(dá)——Continental的ARS-408，它被安裝在汽車保險(xiǎn)杠的正中間，面向汽車的前進(jìn)方向。
應(yīng)用在自動(dòng)駕駛領(lǐng)域的毫米波雷達(dá)主要有3個(gè)頻段，分別是24GHz，77GHz和79GHz。不同頻段的毫米波雷達(dá)有著不同的作用啊。
24GHz處在該頻段上的雷達(dá)的檢測(cè)距離有限，因此常用于檢測(cè)近處的障礙物（車輛），能夠?qū)崿F(xiàn)的ADAS功能有盲點(diǎn)檢測(cè)、變道輔助等；頻段在77GHz左右的雷達(dá)，最大檢測(cè)距離可以達(dá)到160米以上。

當(dāng)然無(wú)人車的感知層建立是一個(gè)非常復(fù)雜的過(guò)程，需要好幾層不同感知系統(tǒng)，從而保證正確地識(shí)別周圍環(huán)境。除了文中提到的IMU、激光雷達(dá)、毫米波雷達(dá)外，還有已被廣泛應(yīng)用的超聲波雷達(dá)、攝像頭、GPS等傳感器。
能否正確感知周圍地環(huán)境，這是無(wú)人車實(shí)現(xiàn)的必要先決條件。我們期待無(wú)人駕駛給我們上演的奇幻大片。