无人驾驶汽车的应用案例

无人驾驶汽车是汽车未来发展的方向，是各种顶尖科技成果集成为一体的智慧型汽车。如图10.28所示，无人驾驶汽车的数据融合涉及激光测距雷达、相机、测速雷达、惯性导航器件、GPS/北斗卫星定位与导航、环境感知等。

图10.28　无人驾驶汽车的传感器排布示意图

1）定位与导航模块

美国的GPS是目前应用最为广泛的定位系统，技术较为成熟。但目前民用的GPS定位精度远达不到无人驾驶汽车的需求，GPS官方民用定位精度“＜＜10 m”。虽然我国自主研发的北斗导航系统目前已投入使用，其中很多定位模块都采用了多种模式进行定位，但定位精度尚不能满足无人驾驶汽车的技术需求。

更高精度的定位信息，需要通过激光雷达对周边环境进行三维重构，如图10.29所示，将重构的地图与高精度地图信息进行匹配获取高精度定位，在运动过程中通过惯性导航器件、编码器、测速雷达等配合进行车辆的运行速度估计，然后将多种数据进行数据融合达到高精度定位的目标。

图10.29　激光雷达重构的三维地图(www.xing528.com)

组合导航系统已成为导航系统的主要发展方向之一，目前运用最多的是GPS/INS组合导航系统。INS的主要部件IMU（包括陀螺、加速度计等）与GPS或者北斗定位信号接收机的主要部分构成硬件的一体化组合系统。一般会将定位观测数据与INS数据（加速度、车辆的姿态）进行同步，并结合滤波算法进行最优估计，从而实现组合定位与导航。

2）环境感知

从图10.30中可以看出，无人驾驶概念车全身布满各种传感器，主要包括超声探测、雷达探测以及机器视觉等对环境进行感知，而车载控制计算机则像人类大脑一样分析处理和决策需要进行的操作。

图10.30　无人驾驶概念车环境感知示意图

扫描下图可浏览AR资源——无人驾驶概念车环境感知原理。

对于搭载摄像头、激光雷达、位置传感器和测距雷达几种传感装置的无人驾驶汽车，各传感器的主要作用如下：其中，摄像头用来判断交通信号灯以及任何移动物体的识别；测距雷达用于探测车辆周围的障碍物，一旦有物体接近，车辆将自动减速；位于左右后轮处的位置传感器用来侦测和估算车辆的侧向位置偏移，以判断车辆在地图上的位置；车头两侧的长距雷达可以更早地发现远处的路口；另外，长距雷达监控车辆前后的交通路况；车身四角的四个短距雷达可迅速侦测车辆周围的情况（包括其他车辆）；车前风挡处的摄像机负责识别交通标识，后风挡处的摄像机拍摄街景，通过与导航系统中的地形特点比对和辨别来确定车辆的精确位置。