智能汽车环境感知技术.ppt

智能汽车的环境感知技术一、智能汽车与智能运输系统智能运输系统（ITS）是通过对关键基础理论模型的研究，将先进的信息技术、通信技术、电子控制技术和系统集成技术等有效地应用于交通运输系统、从而建立起大范围内发挥作用的实时、准确、高效的交通运输管理系统。21世纪的ITS将是车和路高度智能化的系统，主要控制交通流量，避免交通堵塞，逐步实现高速公路上汽车的自动安全驾驶。在国际上ITS已经成为解决汽车交通带来的各种问题的一种有效手段，开发ITS的目的就是通过当前飞速发展的信息技术，有效利用现存的道路设施使得车辆、道路和驾驶者和谐的统一起来。智能汽车是智能运输系统（ITS）的关键部分。智能车辆的研究方向包括驾驶员行为分析、环境感知、极端情况下的自主驾驶、规范环境下的自主导航、车辆运行控制系统、主动安全系统、交通监控、车辆导航及协作、车辆交互通信、军事应用、系统机构、先进的安全车辆。二、汽车的环境感知技术介绍汽车的环境感知主要是运用传感器融合等技术来获得车辆行驶环境的有用信息，如车流信息、车道状况信息、周边车辆的速度信息、行车标志信息等等。汽车环境感知技术离不开相应的传感器,传感器将外界的各种信号转化成能够识别的电信号，其中最重要的就是道路感知模块,该模块将先进的通讯技术、信息传感技术、计算机控制技术结合起来系统利用。环境感知技术主要有环境感知模块、分析模块、控制模块等组成。环境感知的传感系统主要由机器视觉识别系统、雷达系统、超声波传感器和红外线传感器所组成。1、机器视觉识别系统机器视觉识别系统是指智能汽车利用CCD等成像元件从不同角度全方位拍摄车外环境，根据搜集到的信息得到反映真实道路的图像数据，然后综合运用各种道路检测算法，提取出车道线、道路边界以及车辆的方位信息，判断汽车是否有驶出车行道的危险，当情况十分危险时，会通过报警系统给驾驶员发出提示和警报，于此同时图像测控系统还可以根据视觉导航的输出，对车辆的执行机构发出指令，从而自主决定车辆当前的前进方向和控制车辆自身的运动状态。机器视觉具有检测范围广、信息容量大、成本低等优点、并且通过对其所得图像进行处理可以识别、检测对象，所以越来越多的人对机器视觉感知车辆行驶环境产生很大兴趣、以致使机器视觉在智能汽车研究领域得到广泛的应用成为最受欢迎的传感器之一。机器视觉有其弱点容易受到环境的影响，在能见度较低时效果不理想，因此，在传感器类别中属于被动型。2、雷达系统雷达系统利用电磁波探测目标的距离、速度、方位等。雷达系统不要复杂的设计与繁复的计算。雷达系统的使用不受光线、天气等因素的干扰。无论是白天还是黑夜，晴天或者下雨。雷达系统都能正确的运转。由于雷达系统是靠电磁波反射原理工作的，这会导致相近的不同雷达电磁波之间的相互干扰而影响工作效能。但是由于雷达在准确提供远距离的车辆和障碍物信息方面有着得天独厚的优势，因此有其广阔的前景。汽车雷达被广泛的应用在汽车ACC系统、防碰撞系统以及驾驶支援系统中。3、超声波传感器超声波传感器是利用超声波为检测方法的传感器。一般检测距离大约1m到5m，但检测不出来详细的位置信息，使用超声波探测得来的的数据处理简单、快速。主要用于近距离障碍物的检测，4、红外线传感器红外线传感器是利用红外线来进行测量工作的传感器，技术更加先进。红外线传感器不受黑暗、风、沙、雨、雪、雾的阻挡，环境适应性好，且功耗低。红外线传感器可以增强机器视觉识别的可靠性，使黑夜如同白昼，因此常被用于智能汽车中的夜视系统中。5、多传感器信息融合为了克服传感器的数据可靠性低、有效探测范围小等局限性,保证在任何时刻都能为车辆运行提供完全可靠的环境信息,在智能车辆的研究中使用多个传感器进行数据采集,利用传感器信息融合技术对检测到的数据进行分析、综合、平衡,根据各个传感器互补特性进行容错处理,扩大系统的时频覆盖范围,增加信息维数,避免单个传感器的工作盲区,从而得到所需要的环境信息。三、具体汽车环境感知技术实例1、几种情况下的道路标识线识别道路标识线快速准确的识别是环境感知的一项内容也是车辆横向偏航警告技术的前提条件。以客车为例，道路环境的多变且异常复杂充满了各种不确定因素，导致CCD视觉识别系统采集道路图像环境信息中很大程度上掺杂着如阴影遮挡、可见度低、风雪之类等恶劣天气大量的随机干扰因素，这些干扰因素增加了道路标识线检测的难度。图1、在普通可见度情况下的检测结果图2、在低可见度情况下的检测结果图3、在阴影干扰情况下的检测结果图4、在存在标识符干扰情况下的检测结果2、汽车防碰撞系统---驾驶员的第三只眼汽车防碰撞系统是防止汽车发生碰撞的一种智能装置。它能够自动发现可能与汽车发生碰撞的车辆、行人、或其他障碍物体，发出警报或同时采取制动或规避等措施，以避免碰撞的发生。图5、防碰撞结构组成图6、防碰撞工作过程3、汽车夜视系统汽车夜视系统是一种利用红外线技术，辅助驾驶者在黑暗中看清道路、能将黑夜变得如同白昼、减少事故发生、增强主动安全的系统。夜视系统是将人们肉眼看不到的红外线转化成可见光。绝对零度以上的物体都要辐射能量。温度越低，波长越长。一般是温室时候为红外线。当温度为800度左右，辐射为可见光，这也是为什么铁烧红了能看到亮光。红外线是看不到的，到了晚上也没有可见光，但仍然在辐射红外线，人和数目因温度不同辐射的红外线波长也不同。图7、汽车夜视系统图8、汽车夜视系统图8、汽车夜视系统四、结语环境感知作为车辆主动安全领域关键技术，在过去二十年间得到了极大关注和快速发展。城市环境中道路结构多变、车辆类型众多、环境背景复杂，同时近年来环境污染导致雾霾天气频发，这都给智能车辆环境感知技术带来挑战。但是随着技术的进步和成本的不断降低，环境感知技术将发展的越来越快，越来越全面的融入到我们的生活中。谢谢观看