汽车环境感知离不开车载传感器，而车载传感器是能感受规定的被测量，并按照一定的规律（数学函数法则）转换成可用信号的器件或装置，通常由敏感元件和转换元件组成。
环境感知技术通常包括车辆本身状态感知、道路感知、行人感知、交通信号感知、交通标识感知、交通状况感知、周围车辆感知等。车载传感器像人的感官一样将感知信号传给汽车的大脑决策单元，并通过决策分析控制执行原件进行工作。其感知过程如图12－17所示。
图12－17 感知过程
所以，环境感知就是利用车载超声波传感器、毫米波雷达、激光雷达、视觉传感器，以及V2X通信技术等获取道路、车辆位置和障碍物的信息，并将这些信息传输给车载控制中心，为智能网联汽车提供决策依据，是高级驾驶辅助系统（Advanced Driving Assistance System，ADAS）实现的第一步。
高级驾驶辅助系统是一种利用安装在车上的各式各样的传感器（毫米波雷达、激光雷达、单/双目摄像头以及卫星导航），在汽车行驶过程中随时感应周围的环境收集数据，进行静态、动态物体的辨识、侦测与追踪，并结合导航地图数据，进行系统的运算与分析，从而预先让驾驶员察觉到可能发生的危险，有效增加汽车驾驶的舒适性和安全性的系统。
1.环境感知的定义和组成
环境感知各系统的组成如图12－18所示。
高级驾驶辅助系统是利用安装在车上的各式各样的传感器，在汽车行驶过程中随时感应周围的环境，收集数据，进行静态、动态物体的辨识、侦测与追踪，并结合导航仪地图数据，进行系统的运算与分析，从而预先让驾驶员察觉到可能发生的危险，有效增加汽车驾驶的舒适性和安全性。
图12－18 环境感知各系统的组成
2.环境传感器
环境传感器所能完成的功能有：
图像级融合，以视觉传感器为主体，将毫米波雷达输出的整体信息进行图像特征转化，然后与视觉系统的图像输出进行融合。
目标级融合，对视觉传感器和毫米波雷达输出进行综合可信度加权，配合精度标定信息进行自适应的搜索匹配后融合输出。
信号级融合，对视觉传感器和毫米波雷达传出的数据源进行融合。信号级别的融合数据损失最小，可靠性最高，但需要大量的运算。
环境传感器主要包含超声波传感器、毫米波雷达、激光雷达、视觉传感器4种。
1）超声波传感器
超声波传感器使用频率大于20 000Hz的声波，其主要特点有：探测距离短，有盲区；对色彩、光照度不敏感；对光线和电磁场不敏感；简单、体积小、成本低。
超声波传感器的原理：通过超声波发射器发出的声波，对障碍物反射到超声波接收器所用的时间进行测量，以获得实际的距离，如图12－19所示。
图12－19 超声波传感器工作原理示意(www.xing528.com)
2）毫米波雷达
毫米波雷达是工作在毫米波频段的雷达。毫米波是指长度为1～10mm的电磁波，对应的频率为30～300GHz，主要用于自适应巡航控制系统、自动制动辅助系统、盲区监测系统、行人检测等。
毫米波雷达具有探测距离远（250m以上）、探测性能好、响应速度快、适应能力强、抗干扰能力强等特点。调频式连续毫米波雷达是利用多普勒效应测量得出目标的距离和速度，其工作原理如图12－20所示。
图12－20 毫米波雷达的工作原理
3）激光雷达
激光雷达系统由收发天线、收发前端、信号处理模块、汽车控制装置和报警模块组成。主要应用在以下领域：
（1）行人保护：能检测0.3～30m视场范围内所有的行人。
（2）自适应巡航控制系统的启和停：可在0～200km/h的速度范围内实现自动行驶。
（3）车道偏离预警：可以检测车辆行驶前方的车道线标识和潜在的障碍，同时也可以计算车辆在道路中的位置。
（4）自动紧急制动：实时检测车辆行驶前方的所有静止的和移动的物体，并且判断它们的外形，当要发生危险时，自动紧急制动。
（5）预碰撞处理：通过分析所有的环境扫描数据，不管即将发生什么样的碰撞，都会在碰撞发生前0.1s发出警告。
（6）交通拥堵辅助：消除频繁启停，实现低速下的自动跟车和车道保持。
（7）低速防碰撞功能：在30km/h以下，LUX（4线束）激光雷达检测并分析前方的路况，车辆会在发生碰撞前自动停驶。
4）视觉传感器
视觉传感器主要由光源、镜头、图像传感器、模/数转换器、图像处理器、图像存储器等组成，其主要功能是获取足够的机器视觉系统要处理的原始图像。其工作原理如图12－21所示。
图12－21 视觉传感器工作原理
视觉传感器的主要特点为：
（1）信息量极为丰富：不仅包含视野内物体的距离信息，还有该物体的颜色、纹理、深度和形状等信息。
（2）多任务检测：在视野范围内可同时实现道路检测、车辆检测、行人检测、交通标志检测、交通信号灯检测等。
（3）实时获取场景信息：提供的信息依赖于经验或者经验性的证据和理论（如GPS导航依赖地图信息），有较强的适应环境的能力。
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