激光測距傳感技術為車輛出行保駕護航

□ 文/鞏 玨

背景

隨著經(jīng)濟、交通的發(fā)展，道路越建越長，同時汽車也從奢侈品變成較普通的商品進入尋常百姓家中。當汽車在給人們帶來便利的同時，原本寬敞暢行的道路，由于異常天氣（如雨、雪、霧等天氣，能見度低，行車安全距離不能保證）、疲勞駕駛、違規(guī)變線、精力不集中（打電話、刷手機）等不良陋習駕駛車輛而導致的危機也在步步逼近，造成人員傷害、道路擁堵不堪。為此國務院安委會辦公室印發(fā)了“標本兼制遏制重特大事故工作指南”的通知，通知中要求“強化安全生產(chǎn)技術保障”，鼓勵推廣“兩客一?！避囕v安裝防碰撞系統(tǒng)。激光測距傳感技術能夠有效防止車輛碰撞，避免隨時可能發(fā)生的交通事故。激光傳感技術能夠自動發(fā)現(xiàn)可能與車輛發(fā)生碰撞的車輛、行人或其他障礙物，提示預警及采取制動等措施，避免碰撞事故的發(fā)生。

激光傳感技術發(fā)展

1960年世界上第一臺紅寶石激光器問世不久，以精密測距為主要功能的激光測距技術便隨之誕生了。經(jīng)過了50多年的發(fā)展，其發(fā)展大致表現(xiàn)在兩個方面：首先是應用各種新技術和設備提高測距精度和觀測數(shù)據(jù)量；其次是提高測距系統(tǒng)的自動化程度，減小人力和物力的消耗。

激光測距傳感器先由激光二極管對準目標發(fā)射激光脈沖，經(jīng)目標反射后激光向各方向散射，部分散射光返回到傳感器接收器，被光學系統(tǒng)接收后成像到一種內部具有放大功能的光學傳感器雪崩光電二極管上，記錄并處理從光脈沖發(fā)出到返回被接收所經(jīng)歷的時間，對被測物體進行兩次有特定的時間間隔的激光測距，取得在此時間間隔內被測物體的距離變化，從而得到該被測物體的移動速度，即可測定目標距離。激光測距原理、結構簡單，通過測量激光往返目標所需時間來確定目標距離，以前主要用于軍事和科學研究方面，在工業(yè)自動化方面卻很少見。

許多情況下近距離安裝傳感器會受物理位置及生產(chǎn)環(huán)境的限制，工業(yè)用戶也在尋找一種能實現(xiàn)精密距離檢測的傳感器。激光測距傳感以其方向性強、亮度高、單色性好等許多優(yōu)點為工業(yè)用戶工程師排憂解難，激光在檢測領域中的應用十分廣泛，技術含量十分豐富，對社會生產(chǎn)和生活的影響也十分明顯。

車輛防碰撞預警系統(tǒng)

車輛防撞預警系統(tǒng)是基于智能分析處理，通過動態(tài)數(shù)據(jù)、計算機處理技術來實現(xiàn)其預警功能。車輛防撞系統(tǒng)主要用于協(xié)助駕駛員避免高速前撞、低速追尾，高速中無意識偏離車道，與行人碰撞等交通事故，象第三只眼睛一樣持續(xù)不斷地監(jiān)測車輛前后方道路情況，并通過不同的聽覺、視覺提醒，以幫助駕駛員避免或緩減碰撞事故。

防碰撞預警系統(tǒng)原理

車輛發(fā)生碰撞事故，特別是追尾事故的直接原因是與車輛行駛速度及車輛之間、車輛與行人或其他障礙物之間的距離有關。車輛防碰撞預警系統(tǒng)是基于車輛行駛中運用激光測距理論與技術，集聲、光、電、機為一體的高新技術產(chǎn)品，采用激光測距的原理，探測車輛前后方的車輛、行人或其他障礙物，經(jīng)過系統(tǒng)分析、計算、判斷，對車輛和行人構成威脅時及時并發(fā)出相應的警示、提前提醒駕駛者，同時判斷車輛運行狀況，當駕駛者未能及時避讓和正確操作時，系統(tǒng)快速采取相應的自動減速、制動等措施直至緊急剎停，最大限度保護人員和車輛安全，避免交通事故發(fā)生。

防碰撞預警系統(tǒng)構成

車輛防碰撞預警系統(tǒng)硬件主要由識別采集設備、數(shù)據(jù)處理設備、主控單元等裝備組成。

識別采集：采用激光測距傳感器、監(jiān)控攝像機等技術精準探測本車速度、前后車速度以及與前后車之間、與行人之間或與其他障礙物之間的距離，并將探測數(shù)據(jù)實時傳遞到中央數(shù)據(jù)處理器。

數(shù)據(jù)處理：根據(jù)識別采集來的數(shù)據(jù)，計算機結合本車的行使速度，對兩車距離及兩車的瞬時相對速度、與行人或其他障礙物距離進行綜合分析、處理，判斷安全距離，如果距離小于安全距離，數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)會發(fā)出指令；同時也會計算碰撞時間來計算危險程度，繼而做出報警和制動指令。

預警提示：當本車與前后方目標車輛、行人或其他障礙物小于安全距離時，報警系統(tǒng)以聽覺和視覺的形式執(zhí)行中央數(shù)據(jù)處理器下達的報警指令，提醒駕駛員謹慎駕駛。

自動制動：當本車于目標物即將發(fā)生碰撞事故時，負責實施中央數(shù)據(jù)處理器發(fā)來的指令，發(fā)出警報，提醒司機減速或緊急制動；如果司機沒有執(zhí)行指令，自動制動系統(tǒng)采取措施：如自動減速或緊急制動、鎖定方向盤等以避免事故發(fā)生。

防碰撞預警系統(tǒng)功能概述

車距監(jiān)測預警：系統(tǒng)不間斷的監(jiān)測與前方車輛的距離，根據(jù)接近程度，提供多級別的車距監(jiān)測預警信息；

前向碰撞預警：當本車輛按當前行使速度與前方車輛可能碰撞的時間內，系統(tǒng)產(chǎn)生聲光警示駕駛者與前方車輛即將產(chǎn)生碰撞；

后向追尾碰撞預警：當本車輛按當前行使速度與后方車輛可能碰撞的時間內，系統(tǒng)產(chǎn)生聲光警示駕駛者開啟黃色尾燈，提示后方車輛；

汽車越線預警：在轉向燈沒有開啟的情況下，車輛穿過各種車道前，系統(tǒng)產(chǎn)生越線警示；

其他功能：黑匣子功能、智能導航功能、胎壓監(jiān)測功能、倒車后視功能……

激光測距傳感技術與無人駕駛

在當下最火的無人駕駛領域，激光測距技術也大顯身手的地方，據(jù)谷歌負責無人駕駛汽車項目總工程師Sebatian Thrun介紹，谷歌的無人駕駛汽車一個“突出”的特點就是其車頂上方的旋轉式激光測距儀，該測距儀在高速旋轉式能向周圍發(fā)出64道激光光束，激光碰到周圍的物體并返回，便可以計算出車體與周邊物體的距離，計算機系統(tǒng)根據(jù)這些距離數(shù)據(jù)描繪出精細的3D地形圖，然后跟高分辨地圖結合，生成不同的數(shù)據(jù)模型供車載計算機系統(tǒng)使用，幫助無人駕駛汽車識別道路。谷歌無人駕駛汽車安裝的激光測距儀的強度比較高，能計算出二百米范圍內物體的距離，并借此創(chuàng)建出安全的環(huán)境模型。

結束語

隨著汽車對于人類生活重要性的日益提高，已經(jīng)成為每個現(xiàn)代人生活的一部分，當車輛的性能越來越好、速度越來越快，讓車禍所可能造成的風險代價也越來越高，安全是每個駕駛員都應該高度重視的話題。再多再好的車輛安全性能只能幫助我們盡可能避免事故發(fā)生或者減小事故傷害，而我們應該清醒的認識只有良好的安全駕駛意識才是最重要的“安全配置”，無論一款車的主動安全、被動安全配置有多么的齊全，在車輛行駛過程中也都屬于輔助配置。