毫米波雷達(dá)在自動(dòng)駕駛中的應(yīng)用

提供更好的乘坐體驗(yàn)，未來(lái)汽車(chē)的自動(dòng)駕駛等級(jí)會(huì)越來(lái)越高。 自動(dòng)駕駛汽車(chē)會(huì)配置越來(lái)越多的傳感器來(lái)保證汽車(chē)在復(fù)雜的交通場(chǎng)景和惡劣的天氣條件下可靠運(yùn)行。由于不容易受外界條件的影響，毫米波雷達(dá)傳感器受到汽車(chē)廠家的青睞。目前的智能汽車(chē)已配置5個(gè)毫米波雷達(dá)，一般包括一個(gè)長(zhǎng)距離和4個(gè)短距離雷達(dá)。

自動(dòng)駕駛是當(dāng)今汽車(chē)行業(yè)的熱門(mén)話(huà)題，也是未來(lái)出行的重要趨勢(shì)。為了實(shí)現(xiàn)自動(dòng)駕駛，汽車(chē)需要配備各種傳感器，來(lái)感知周?chē)沫h(huán)境和目標(biāo)，從而做出正確的決策和控制。其中，最重要的傳感器之一就是雷達(dá)，它可以通過(guò)發(fā)射和接收電磁波，測(cè)量目標(biāo)的距離、速度、方向和高度等信息。

目前，自動(dòng)駕駛領(lǐng)域主要使用兩種雷達(dá)技術(shù)：激光雷達(dá)和毫米波雷達(dá)。激光雷達(dá)是通過(guò)發(fā)射和接收激光束，測(cè)量目標(biāo)的反射時(shí)間，從而計(jì)算出目標(biāo)的距離和位置。激光雷達(dá)的優(yōu)點(diǎn)是分辨率高，可以生成高密度的點(diǎn)云圖像，清晰地顯示目標(biāo)的輪廓和細(xì)節(jié)。激光雷達(dá)的缺點(diǎn)是價(jià)格高，體積大，易受天氣和光照的影響，而且需要高速旋轉(zhuǎn)，容易損壞。

自主駕駛在復(fù)雜場(chǎng)景下的目標(biāo)檢測(cè)任務(wù)至關(guān)重要，而毫米波雷達(dá)和視覺(jué)融合是確保障礙物精準(zhǔn)檢測(cè)的主流解決方案。本論文詳細(xì)介紹了基于毫米波雷達(dá)和視覺(jué)融合的障礙物檢測(cè)方法，從任務(wù)介紹、評(píng)估標(biāo)準(zhǔn)和數(shù)據(jù)集三方面展開(kāi)。

并對(duì)毫米波雷達(dá)和視覺(jué)融合過(guò)程的傳感器部署、傳感器標(biāo)定和傳感器融合(融合方法分為數(shù)據(jù)級(jí)、決策級(jí)和特征級(jí)融合方法)三個(gè)部分進(jìn)行了匯總討論。

此外，還介紹了三維(3D)目標(biāo)檢測(cè)、自動(dòng)駕駛中的激光雷達(dá)和視覺(jué)融合以及多模態(tài)信息融合，并進(jìn)行了展望。

較高level的自動(dòng)駕駛車(chē)輛面臨的挑戰(zhàn)之一是復(fù)雜場(chǎng)景中的精確目標(biāo)檢測(cè)，當(dāng)前的視覺(jué)目標(biāo)檢測(cè)算法已經(jīng)達(dá)到了性能上限，因?yàn)闄z測(cè)算法在實(shí)踐中面臨非常復(fù)雜的情況。

對(duì)于自動(dòng)駕駛場(chǎng)景，障礙物主要包括行人、汽車(chē)、卡車(chē)、自行車(chē)和摩托車(chē)，視覺(jué)范圍內(nèi)的障礙物具有不同的尺度和長(zhǎng)寬比。此外，障礙物之間可能存在不同程度的遮擋，并且由于暴雨、大雪和大霧等極端天氣，障礙物的外觀可能會(huì)模糊，從而導(dǎo)致檢測(cè)性能大大降低[13]。研究表明，CNN對(duì)未經(jīng)訓(xùn)練的場(chǎng)景泛化能力較差[14]。

基于毫米波雷達(dá)的ADAS功能需要能夠克服天氣/光線(xiàn)條件和電磁環(huán)境的影響，也需要滿(mǎn)足最高速度和最高精度的測(cè)試要求。在向SAE定義的L3級(jí)(或更高)自動(dòng)駕駛或完全自動(dòng)駕駛功能演進(jìn)時(shí)，自動(dòng)駕駛汽車(chē)將面臨更大的挑戰(zhàn)，更大的責(zé)任和更困難的驗(yàn)證手段。

羅德與施瓦茨公司作為電磁兼容、無(wú)線(xiàn)通訊和射頻測(cè)試系統(tǒng)的引領(lǐng)者，針對(duì)自動(dòng)駕駛車(chē)(Autonomous Driving Vehicle ,簡(jiǎn)稱(chēng)AV)在復(fù)雜電磁干擾環(huán)境中抗干擾測(cè)試設(shè)計(jì)構(gòu)建了TA-ACE測(cè)試系統(tǒng)，來(lái)提高自動(dòng)駕駛汽車(chē)的駕駛安全和可靠性。

這個(gè)方案根據(jù)ISO 11451-2來(lái)開(kāi)發(fā)，此次EMS測(cè)試便是專(zhuān)門(mén)用于整車(chē)的抗擾度測(cè)試。方案將主要為兩個(gè)ADAS功能(ACC和AEB)提出測(cè)試方法。當(dāng)VUT在測(cè)試轉(zhuǎn)轂上運(yùn)行時(shí)，應(yīng)激活A(yù)DAS功能。當(dāng)進(jìn)行電磁干擾測(cè)試時(shí)，記錄和觀察到的VUT的ADAS功能異?；蚬收?。VUT的響應(yīng)觀察可以通過(guò)測(cè)試輪轂控制器上的車(chē)輪速度，以及通過(guò)攝像頭對(duì)儀表盤(pán)上的剎車(chē)燈及其它任何指示燈的監(jiān)控。方案關(guān)鍵挑戰(zhàn)之一將是如何復(fù)現(xiàn)一個(gè)真實(shí)交通場(chǎng)景，讓帶有車(chē)載雷達(dá)的ADAS功能在EMS測(cè)試期間激活。雷達(dá)目標(biāo)回波發(fā)生器(R&S AREG)模擬VUT所探測(cè)的前方車(chē)輛，該車(chē)輛處于預(yù)定義的距離和速度變化狀態(tài)下。雷達(dá)目標(biāo)定位架(TA-RDS)模擬車(chē)道從左到右的變化，反之亦然。這兩個(gè)子系統(tǒng)可組成驗(yàn)證VUT性能的場(chǎng)景，分別是ACC模式下的自動(dòng)變速和AEB模式下的緊急制動(dòng)。TA-RDS為R&S AREG模擬的目標(biāo)提供方位角運(yùn)動(dòng)，因此可以模擬車(chē)輛切入場(chǎng)景，模擬實(shí)際路況。這增加了在不同場(chǎng)景下車(chē)載雷達(dá)的測(cè)試范圍和可靠性。

上圖場(chǎng)景遠(yuǎn)車(chē)突然剎車(chē)場(chǎng)景和遠(yuǎn)車(chē)危險(xiǎn)變道場(chǎng)景，是使用AREG模擬前方車(chē)輛。當(dāng)前方車(chē)輛作出急速剎車(chē)或緊急剎車(chē)停止動(dòng)作時(shí)，VUT 的ACC 或AEB 應(yīng)做出響應(yīng)。

為了確保自動(dòng)駕駛汽車(chē)的毫米波雷達(dá)在不同強(qiáng)度電磁環(huán)境干擾下正常運(yùn)行，創(chuàng)新的汽車(chē)電磁兼容測(cè)試方案和流程是未來(lái)發(fā)展趨勢(shì)