探究傳感器技術在無人駕駛汽車中的應用

夏草盛

（鶴壁職業(yè)技術學院，河南 鶴壁 458030）

0 引言

無人駕駛這一項具有前瞻性的科技，自出現(xiàn)以來一直引發(fā)了人們的廣泛關注。人們對于無人駕駛具有一定的期待，而無人駕駛汽車的發(fā)展又和傳感器具有密切的關聯(lián)。無人駕駛汽車的快速發(fā)展標志著汽車行業(yè)新領域的發(fā)展，無人駕駛汽車的運行則依賴于傳感器的開發(fā)和運行。這就需要注重傳感器與汽車的整體聯(lián)系。隨著材料、科學、微電子以及納米技術等多個行業(yè)在社會的發(fā)展，無人駕駛技術已經(jīng)成為了現(xiàn)代社會研發(fā)的重點。現(xiàn)在汽車行業(yè)的發(fā)展和傳感器有著密切的關聯(lián)，傳感器作為一種電子控制系統(tǒng)，它可以對于汽車運行過程中的信息進行及時的控制與檢測，有助于促使汽車運行的平穩(wěn)性和安全性?，F(xiàn)階段無人駕駛的發(fā)展對于汽車行業(yè)也迎來了新的發(fā)展契機，無人駕駛的發(fā)展就需要研發(fā)出更多的新材料、新工藝的傳感器。實現(xiàn)傳感器的多功能、智能化的發(fā)展，來確保傳感技術的和其他學科的交叉實現(xiàn)無人駕駛汽車的平穩(wěn)運行[1]。

1 無人駕駛汽車技術的概述

作為智能汽車中的一種無人駕駛汽車也是一種移動性的機器人，在無人操作的情況下，對于汽車車輛進行及時的操作，可以提高汽車駕駛的安全和汽車駕駛的效率。無人駕駛的汽車可以針對具體的環(huán)境信息和車輛信息進行及時的采集，作為一項龐大的復雜性的工程，無人駕駛技術包含了各種軟硬件技術，以及對于自動駕駛進行了及時的測量，在無人駕駛研發(fā)過程中經(jīng)歷了一個漫長的過程，無人駕駛汽車運行的穩(wěn)定性就離不開傳感技術的運用。對于不同的汽車來說，傳感技術是現(xiàn)代汽車行業(yè)發(fā)展的重要一個部分。不同車型的汽車所使用的傳感器有所不同，所使用傳感器的方案則是由汽車駕駛工程師來進行決定的。對于無人駕駛汽車來說傳感器的使用也是非常重要的，離不開傳感技術的發(fā)展，只有通過感知傳感技術的運用，才可以解決汽車高速駕駛中對于周圍的環(huán)境的及時的監(jiān)測，加強對于周圍環(huán)境的預測，保證傳感技術可以安全的運用在無人駕駛汽車之中。

2 傳感技術在無人駕駛汽車中的應用

2.1 環(huán)境感知技術的應用

汽車自動駕駛的過程中，車輛的環(huán)境是最重要的一個部分，尤其是無人駕駛，就需要對道路環(huán)境進行監(jiān)測，怎樣通過視覺和其他方法來獲取對于車輛周圍環(huán)境自身狀態(tài)的控制，是非常重要的，也關系到汽車是否能夠進行無人駕駛。

首先傳感器先要具備對于環(huán)境的感知，通過自身的駕駛運行，可靠的對于周圍的環(huán)境進行預測，來保證汽車在行駛過程中的規(guī)范性、安全性[2]。行駛過程中通過對于環(huán)境的感知和監(jiān)測可以對于道路周邊和行駛安全中存在安全隱患的問題進行及時的預測，避免發(fā)生安全交通事故，提高車輛使用的高效性和穩(wěn)定性。汽車行駛過程中，首先環(huán)境感知技術需要運用的就是對于道路邊緣、行車線、道路阻隔物和惡劣的道路狀況進行及時的預測，確保車輛在前方運行的過程中可以對路面和行駛路徑進行識別。同時環(huán)境的監(jiān)測可以對于車輛行人以及車輛的通過性進行及時的識別，可以對于道路兩邊的交通標志等進行識別。在無人駕駛的狀態(tài)下，為了保證對于周圍環(huán)境的及時了解，需要傳感器對于周圍行駛狀態(tài)和路面狀況進行及時的監(jiān)測[3]。

環(huán)境感知技術運用過程中可以使用視覺傳感，通過三維圖像對于周圍環(huán)境進行及時的預測，采用激光雷達對車輛周邊的環(huán)境距離進行及時的分析，設置物體三維距離的信息，提高測量的準確度。但是使用激光傳感器體積較大，價格昂貴不便于車載集成的形成。其次可以使用微波雷達，對于周圍的環(huán)境進行據(jù)理性的分析，可以較高精確的對于物體的信息進行監(jiān)測，但是對于光照環(huán)境變化不敏感。還可以利用通訊傳感器，在無線和網(wǎng)絡的環(huán)境下，遠程通訊的了解周圍汽車的環(huán)境技術，通訊傳感器技術可以對于汽車進行周圍環(huán)境的預測，宏觀上的對于行駛信息進行共享。通訊傳感器技術對環(huán)境的干擾是不明顯的，但是也存在一定的問題，就是自主導航控制信息不夠直接，實用性不夠強，存在對于周圍環(huán)境無法預測的情況。

因此對于環(huán)境技術使用過程中，為了解決無人駕駛技術中周邊環(huán)境無法預測等多個難題，需要進行融合性傳感技術的使用。例如在夜間行駛的過程中，就需要使用紅外線的傳感器，停車倒車的時候使用超聲波等機器。除了日常之外其他的傳感器也需要綜合性的使用傳感器，才能確保智能汽車的平穩(wěn)運行，融合性的傳感器可以對于周圍的環(huán)境進行及時的監(jiān)測和預測，可以主動的適應周圍環(huán)境，可以加速汽車的導航。雖然其過程對于感知系統(tǒng)過于復雜，實用性較差，但是可以在一定程度上輔助汽車進行行駛[4]。

2.2 車載傳感器技術的應用

2.2.1 圖像傳感器

所謂的圖像傳感器主要是針對光學元件和成像裝置，對于外部環(huán)境進行及時的測量，攝像頭圖像對于周圍的環(huán)境進行處理，通過對于環(huán)境周邊的情況進行視覺性的分析，來加強對于視覺傳感器性能的掌握。用于防止碰撞等預警現(xiàn)象，在車道預警過程中具有其獨特之處，這也是目前其他技術傳感器不能實現(xiàn)的。需要加強對于圖像傳感器的運用和技術的研發(fā)，可以及時的對于周邊環(huán)境進行相應的感知。

2.2.2 激光雷達傳感器

激光雷達傳感器作為無人駕駛傳感器中使用最為強大的一個傳感器之一，它可以對于路邊的行人和人物海報進行及時的區(qū)分。精確的測量，可以通過三維立體空間的模型，以發(fā)射激光光束的方式來對于周圍的位置、速度和周圍的環(huán)境進行及時的雷達預測。所預測的效率具有精準度，又具有方向感，在軍事和民用中所應用的較為廣泛。激光雷達傳感器的精密程度較高，它可以自動化的形成3D的環(huán)境圖形，在無人駕駛系統(tǒng)使用時具有重要的作用。使用機光雷達，短期可以及時的對于汽車運行過程中的周圍環(huán)境進行預測，有效的促進汽車無人駕駛過程中的安全性[5]。

2.2.3 毫米波雷達傳感器

毫米傳感器可以分辨很小的目標和實現(xiàn)多個目標，它具有成像強的特點。由于其自身的體積較小，機動性和隱秘性較好，可以及時對周圍環(huán)境進行預測，同時也可以增強其環(huán)境的適用性。無人駕駛汽車運營過程中，對于這種精確性較高的設備中配備現(xiàn)有的AI技術，可以促使毫米波雷達傳感器，擁有更廣闊的發(fā)展前景，發(fā)揮其獨特的優(yōu)勢。除了視覺傳感器之外，這也是現(xiàn)階段汽車為了防止碰撞而使用的必要的傳感器，有助于提升汽車行駛過程中的安全性。

2.2.4 超聲波雷達傳感器

超聲波雷達傳感器自身具有成本低，運用靈活的特點，它可以短距離的對于行駛速度進行預測。如果激光雷達在車頂上，可以對于車頂前方的周圍環(huán)境進行一定的預測，那么對于汽車底部的環(huán)境就沒有辦法進行的預測。汽車底部也是形成了一定的區(qū)域的激光雷達，存在一定的盲區(qū)，沒有辦法進行近距離的測量。它只能進行遠距離的測量，而這時候使用超聲波雷達傳感器，就可以對于汽車底部進行近距離的測量，尤其是對于路上、路面出現(xiàn)的小動物等，都可以通過超聲波雷達進行及時的預防，減少車輛行駛過程中盲區(qū)的存在。可以通過近距離的測量，來實現(xiàn)對車輛的自動?？?，所以對于車輛周圍進行及時的監(jiān)測。

2.2.5 聲音傳感器

聲音傳感器是汽車駕駛行駛過程中不可缺少的一個部分，聲音傳感器中設置了一個話筒，其薄膜震動就會使電容產(chǎn)生變化，微小的電容在不斷轉換為電壓，通過采集器來傳遞給計算機系統(tǒng)?？梢酝ㄟ^振動的圖像對于噪音強度進行及時的測量，它是未來無人駕駛汽車使用過程中必不可少的一個環(huán)節(jié)，尤其是對于商用車和轎車來說，聲音傳感技術通常情況下是被人們忽視的一種技術，但是聲音傳感技術的使用，無論是對于外部還是內(nèi)部環(huán)境，都可以對進行及時的監(jiān)測。

2.3 駕駛輔助系統(tǒng)技術

無人汽車使用過程中，最主要的一個傳感技術就是駕駛輔助系統(tǒng)技術，可以確保駕駛者對于周圍的環(huán)境動態(tài)進行及時的辨別、偵測和追蹤。可以讓駕駛者及時的對于周圍存在的危險問題，進行及時的警示和預示，或者在必要的時候通過一系列的汽車操作來確保汽車的安全技術的運行。它的使用是較為廣泛的，是系統(tǒng)汽車安全技術和電子技術的相互融合，可以對于周圍環(huán)境進行及時的預測，對于汽車內(nèi)和汽車外的光熱壓力都進行檢測，為駕駛者和環(huán)境狀態(tài)進行及時的監(jiān)察[6]。

3 發(fā)展趨勢與方向

隨著新技能的不斷發(fā)展，現(xiàn)階段的汽車已經(jīng)不再糾結于馬力的問題，而是聚焦于傳感器使用方面。無人駕駛技術研發(fā)以來，對于傳感器的應用技術的研究是需要不斷的深入，諸如在雷達距離測量和通訊延遲以及成像等問題上，都需要進行不斷的研發(fā)。在未來幾年傳感技術將會取得不斷很多新的進步，尤其是對于力學傳感器、影像成像傳感器、數(shù)字識別速度傳感器以及安全防衛(wèi)傳感器等多方面的傳感器都需要進行及時的測量。盡管現(xiàn)階段來說自動駕駛技術的操作還面臨著一定的挑戰(zhàn)，使人們很難相信自動駕駛技術會超過人工駕駛技術。但是隨著科學技術的不斷發(fā)展以及傳感器技術的不斷研發(fā)，對于汽車行業(yè)來說，自動駕駛技術的研發(fā)中也包含了互聯(lián)網(wǎng)技術的使用，是一個集自動控制體系，以及視覺計算機等多種技術于一體的智能性控制技術，無人駕駛技術的發(fā)展也是衡量一個國家綜合實力的重要指標和水準，相信在未來具有廣闊的發(fā)展前景[7]。

4 結論

綜上所述，汽車駕駛的環(huán)境是復雜多樣的，汽車隨著傳感技術的不斷研發(fā)，也在不斷的進步。無人駕駛汽車模擬就是可以促使無人駕駛汽車在平穩(wěn)環(huán)境下運行，可以結合多種傳感器的融合促使汽車形成了大腦系統(tǒng)，可以精確的對于周圍的環(huán)境進行預測，代替人發(fā)出安全性的指令。隨著時代的發(fā)展車用傳感器技術，需要針對汽車運行過程中的路況進行及時的感知，融合環(huán)境傳感器等多個傳感器可以給汽車進行準確指令的測試，通過對于多傳感器的融合來促使無人駕駛汽車的平穩(wěn)運行，必然會在汽車行業(yè)廣泛運用。