基于雷視融合的路側(cè)感知的應(yīng)用

黃智偉， 馮 蘅， 劉 鵬

（上汽通用五菱汽車股份有限公司廣西汽車新四化重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室， 廣西 柳州 545007）

引言

目前，在一些港口、礦區(qū)、物流園區(qū)、高速公路等封閉或半封閉場(chǎng)景，已經(jīng)可以實(shí)現(xiàn)自動(dòng)駕駛，但自動(dòng)駕駛?cè)晕茨芷毡橥茝V。由于復(fù)雜路況的存在，感知能力不足嚴(yán)重制約著自動(dòng)駕駛汽車的快速落地。由此，路側(cè)感知就極為重要。它通過布設(shè)在道路兩側(cè)的各種傳感器來實(shí)時(shí)獲取道路的信息，并將道路信息共享給所有道路參與者，從而使得各個(gè)道路參與者能夠?qū)崟r(shí)獲取周圍環(huán)境信息，并快速做出決策。

1 路側(cè)感知技術(shù)

路側(cè)感知需要很多傳感器，它們的作用主要是實(shí)現(xiàn)路況環(huán)境的數(shù)據(jù)信息采集，為路側(cè)感知網(wǎng)絡(luò)提供原始數(shù)據(jù)。如何做到精準(zhǔn)感知并適用于各個(gè)交通場(chǎng)景，就需要路側(cè)感知提出很高的要求。因此，全天候、大覆蓋、高精度、多功能、低成本感知方案是未來路側(cè)感知的重要發(fā)展方向[1]。在改進(jìn)激光雷達(dá)本身的同時(shí)，多傳感器融合也仍有必要，如表1 所示。

表1 各傳感器性能對(duì)比

采用激光雷達(dá)與攝像頭融合方式，通過兩者信息融合，可以充分結(jié)合不同傳感器的優(yōu)勢(shì)，彌補(bǔ)激光雷達(dá)的缺陷，并能增強(qiáng)顯示彩色點(diǎn)云，實(shí)現(xiàn)感知信息提升。

2 在無人物流的應(yīng)用

為輔助封閉道路內(nèi)無人物流運(yùn)輸場(chǎng)景的無人駕駛的測(cè)試，搭建車路協(xié)同的測(cè)試環(huán)境，實(shí)現(xiàn)單車智能感知盲點(diǎn)的補(bǔ)充，實(shí)現(xiàn)無人物流車在封閉道路的正常運(yùn)行[2]。

2.1 方案設(shè)計(jì)

2.1.1 方案分析

方案旨在補(bǔ)充單車智能感知的盲點(diǎn)，在上下料區(qū)、轉(zhuǎn)盤、交叉路口等位置布置傳感器設(shè)備，用于檢測(cè)主要為人、車和障礙物等目標(biāo)，以增加無人物流車對(duì)路側(cè)環(huán)境的感知，提高無人物流車的行車安全性，如表2 所示。

表2 方案分析

2.1.2 場(chǎng)景描述

方案具體要求實(shí)現(xiàn)基礎(chǔ)循跡、前向碰撞減速停車避讓、路口碰撞避讓和跟車行駛四大功能[3]。

1）基礎(chǔ)循跡。云控平臺(tái)根據(jù)路側(cè)數(shù)據(jù)及車輛上報(bào)數(shù)據(jù)，判斷是否存在交通參與者干涉；云控平臺(tái)下發(fā)控車指令，指揮車輛按照預(yù)設(shè)軌跡點(diǎn)行駛，行駛方式包括直線行駛、交叉路口90°左轉(zhuǎn)、交叉路口90°右轉(zhuǎn)、變道；主車行駛速度不高于對(duì)應(yīng)道路環(huán)境下地最大車速、加/減速度等，例如交叉路口速度不高于15 km/h 等。

2）前向碰撞減速停車避讓。云控平臺(tái)下發(fā)控車指令，主車按照設(shè)定的減速度進(jìn)行減速停車，并在距離交通參與者目標(biāo)安全距離外停車；主車所在車車道前方視距范圍出現(xiàn)交通參與者，云控下發(fā)減速停車指令或緊急停車指令，引導(dǎo)車輛在安全距離外停車。

3）路口碰撞避讓。若其他交通參與者為機(jī)動(dòng)車輛，機(jī)動(dòng)車輛與主車存在干涉；云端控制主車進(jìn)入減速停車模式，控制主車停在路口斑馬線或人行橫道外，停車位置距斑馬線距離1.5 m 左右，進(jìn)入等待模式。如果主車未能按要求減速停車，則進(jìn)入緊急制動(dòng)停車模式。等待其他機(jī)動(dòng)車輛駛離路口，且無其他干涉，云控控制主車切換至基礎(chǔ)循跡功能，駛?cè)虢徊媛房?；主車離開交叉路口，車輛切換至基礎(chǔ)循跡功能。弱勢(shì)交通參與者與主車存在干涉。云控控制主車進(jìn)入減速停車模式（停車位置距斑馬線距離2 m 左右）；弱勢(shì)交通參與者與主車干涉消失，且無其他干涉，控制主車切換至基礎(chǔ)循跡模式駛?cè)虢徊媛房?；主車駛離交叉路口，切換至基礎(chǔ)循跡模式。

4）跟車行駛。云控平臺(tái)根據(jù)主車當(dāng)前車速，控制主車進(jìn)行加速或減速，保持住主車與目標(biāo)車一致，且兩者保持一定車距，距離取值為時(shí)距對(duì)應(yīng)的直線距離和安全距離的最大值；當(dāng)目標(biāo)車車速高于道路環(huán)境允許的最高車速時(shí)，主車不再跟隨行駛。

2.2 安裝點(diǎn)位

1）檢測(cè)路線范圍：在確定所需要檢測(cè)路線的情況下，應(yīng)盡可能以全覆蓋的形式進(jìn)行布置點(diǎn)位，確保全路線覆蓋、無盲區(qū)。

2）重點(diǎn)檢測(cè)區(qū)域：對(duì)于一些路況復(fù)雜、車輛行人流動(dòng)較大的地方，應(yīng)設(shè)置點(diǎn)位進(jìn)行重點(diǎn)檢測(cè)，如物流上下料區(qū)、轉(zhuǎn)盤路口、車輛行人密集流經(jīng)路口等區(qū)域。

3）設(shè)備檢測(cè)能力：不同品牌、型號(hào)的激光雷達(dá)、攝像頭的檢測(cè)能力是有區(qū)別的，如速騰RS-LiDAR-32機(jī)械式激光雷達(dá)測(cè)距能力是200 m，精度為±3 cm；RS-LiDAR-16 機(jī)械式激光雷達(dá)測(cè)距能力是150 m，精度為±2 cm。因此要根據(jù)設(shè)備的檢測(cè)能力選擇點(diǎn)位。

4）安裝難度：在不影響正常檢測(cè)效果的條件下，應(yīng)盡量選擇安裝難度較為簡單的點(diǎn)位，避免增大后續(xù)安裝設(shè)備的難度。

2.3 網(wǎng)絡(luò)設(shè)計(jì)

路側(cè)設(shè)備激光雷達(dá)與攝像頭之間網(wǎng)絡(luò)形成一個(gè)局域網(wǎng)，整個(gè)路側(cè)系統(tǒng)聯(lián)網(wǎng)方式可采用有線局域網(wǎng)和無線局域網(wǎng)兩種方式，兩種聯(lián)網(wǎng)方式各有利弊。有線局域網(wǎng)方式網(wǎng)絡(luò)延遲低、可靠性強(qiáng)、數(shù)據(jù)傳輸性能高，但受現(xiàn)場(chǎng)環(huán)境影響，光纖布線很耗精力和時(shí)間；無線局域網(wǎng)可靠性和傳輸能力均沒有有線局域網(wǎng)高，但靈活性好。

2.4 測(cè)試

針對(duì)路側(cè)攝像頭和激光雷達(dá)的融合方案，對(duì)目標(biāo)檢測(cè)的功能和性能進(jìn)行測(cè)試。測(cè)試內(nèi)容分為感知能力的測(cè)試，定位能力的測(cè)試，以及路側(cè)系統(tǒng)（從感知到目標(biāo)識(shí)別）的延時(shí)情況測(cè)試。

前置條件：設(shè)備狀態(tài)正常無干擾，光照天氣條件正常（戶外路測(cè)環(huán)境照度不小于2 000 lx）、網(wǎng)絡(luò)通訊正常、視頻流正常，如表3、表4 所示。

表3 測(cè)試指標(biāo)

表4 測(cè)試內(nèi)容

2.5 測(cè)試結(jié)果（見表5）

表5 測(cè)試結(jié)果

3 結(jié)語

智慧交通發(fā)展以來，路側(cè)基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)的價(jià)值備受人們質(zhì)疑。因此，發(fā)展路側(cè)感知的同時(shí)更要發(fā)揮它的價(jià)值。在無人物流中，路側(cè)感知具有以下幾個(gè)方面的優(yōu)勢(shì)：

1）路側(cè)感知的一個(gè)重要作用就是讓無人物流車獲得超視距感知的能力，因?yàn)槁穫?cè)傳感器安裝在高處，視野開闊且感知的范圍也越大，可以彌補(bǔ)車載傳感器的感知不足，同時(shí)對(duì)環(huán)境的感知也更為準(zhǔn)確。路側(cè)傳感器將感知的環(huán)境信息傳給無人車，以便其做出決策，提高無人物流車的行駛安全性。

2）由于無人物流車上需要安裝多個(gè)傳感器，這無疑增加了單臺(tái)車的成本，而將部分感知交給路側(cè)傳感器，就可以降低車載傳感器數(shù)量和計(jì)算平臺(tái)的需求，在無人物流車較多的情況下，可以有效降低其實(shí)現(xiàn)成本。

3）有利于實(shí)現(xiàn)統(tǒng)一決策，實(shí)施一定范圍內(nèi)的車輛協(xié)同調(diào)度，如車輛的編隊(duì)行駛；根據(jù)路徑優(yōu)化算法開展車輛導(dǎo)航調(diào)度，以避免無人物流車的擁堵及其進(jìn)一步惡化。