任务1.2 ADAS传感器类型

ADAS传感器的类型

目前ADAS常用的环境感知传感器主要有摄像头、超声波雷达、毫米波雷达和激光雷达四种，本文将针对这四种传感器进行介绍，其它应用较少的红外传感器等本文不予涉及。一、摄像头传感器摄像头安装使用简单、获取的图像信息量大、投入成本低、作用范围广，并且近些年更是得益于数字图像处理技术的快速发展和计算机硬件性能的提高，已经成为ADAS不可或缺的一类传感器。摄像头传感器在ADAS中的主要作用：摄像头根据镜头和布置方式的不同可分为以下四类：

单目摄像头、双目摄像头、三目摄像头和环视摄像头，如下表。摄像头传感器工作原理:摄像头的大致工作原理如下：图像处理，将图片转换为二维数据；模式识别，通过图像匹配进行识别，如车辆、行人、车道线、交通标志等；利用物体的运动模式或双目定位，计算目标物体与本车的相对距离和相对速度。车载摄像头主要有镜头(包括lens和光感CMOS芯片等)模组和信号处理模组两部分，分为普通单目头、鱼眼单目摄像头、多目摄像头，目前市场上主要是单目摄像头为主。单目摄像头还是未来的主流，伴随着环视系统的发展，未来单辆车载摄像头预期达到6个以上，其中至少1个前视（单或双目等），1个后视（一般单目）和4个环视（一般鱼眼）。除了常规可见光摄像头，还有红外摄像头、热成像摄像头、变焦摄像头等特殊种类。摄像头传感器应用摄像头在汽车里有如下的应用和功能：监视: 如可视倒车所用的摄像头；环视系统的鱼眼摄像头；公交车的摄像头，分别监视司机、车前、车后、车内、前后车门等位置；2)监测预警: 如驾驶员行为监测；3)测量与识别：车辆前方目标识别与目标动态参数测量，属于各种ADAS预警与控制功能的重要传感器。摄像头传感器的弱点摄像头的弱点在于其识别能力受环境影响非常大，雨雪雾沙尘霾都会使其识别能力减低，抵抗强光的能力也不够强。另外摄像头对于模棱两可的目标识别能力有限，对于没见过的目标也不容易正确分类。二、超声波雷达传感器

超声波传感器的工作原理 超声波雷达是利用传感器内的超声波发生器产生40KHz的超声波，再由接收探头接收经障碍物反射回来的超声波，根据超声波反射接收的时间差计算与障碍物之间的距离，见图。超声波雷达成本较低，探测距离精度高，且不受光线条件的影响，因此常用于泊车系统中。

常见的超声波雷达车上常见的超声波雷达一般用于低速辅助，如倒车雷达，辅助泊车，自动泊车等。第一种称为UPA，安装在汽车前后保险杠上，用于探测汽车前后障碍物，探测距离一般在（0.15~2.5）m；另一种称为APA，安装在汽车侧面，用于探测汽车侧方障碍物，探测距离一般在（0.3~5）m。泊车系统一般配备前后共8个UPA，左右侧共4个APA。例如：在2018年上海进博会期间的运营的公交车，每辆公交车上装载10个超声波雷达。超声波雷达的弱点受环境温度影响较大（不同环境温度下，超声波传播速度有差异）、无法精确描述障碍物位置及响应时间较慢。毫米波是指长度在（1~10）mm的电磁波，对应的频率范围在（30~300）GHz，由于其波长在毫米量级，因此处于该频率范围的电磁波也被工程师们称为毫米波。毫米波雷达就是工作在毫米波频段的雷达。毫米波位于微波与远红外波相交叠的波长范围，所以毫米波兼有这两种波谱的优点，同时也有自己独特的性质：相比于微波，毫米波分辨率高、指向性好、抗干扰能力强和探测性能好；相比于红外波，毫米波的大气衰减小、对烟雾灰尘具有更好的穿透性、受天气影响小。以上这些特质决定了毫米波雷达具有全天时、全天候的工作能力。三、毫米波雷达传感器

以AudiA8的传感器布局为例，看下不同频段毫米波雷达的功能。短距离雷达：24GHz频段如图所示被标注了橙色框的Cornerradar和Rearradar，就是频段在24GHz左右的雷达。、处在该频段上的雷达的检测距离有限，因此常用于检测近处的障碍物（车辆）。图中的这4个角雷达，能够实现的ADAS功能有盲点检测、变道辅助等；在自动驾驶系统中常用于感知车辆近处的障碍物，为换道决策提供感知信息。三、毫米波雷达传感器

三、毫米波雷达传感器

以AudiA8的传感器布局为例，看下不同频段毫米波雷达的功能。长距离雷达：77GHz或79GHz频段如图所示，被标注为绿色框的Long-rangeradar，即为频段在77GHz左右的雷达。性能良好的77GHz雷达的最大检测距离可以达到160米以上，因此常被安装在前保险杠上，正对汽车的行驶方向。长距离雷达能够用于实现紧急制动、高速公路跟车等ADAS功能；同时也能满足自动驾驶领域，对障碍物距离、速度和角度的测量需求。四、激光雷达传感器

激光雷达的发射器发射出一束激光，激光光束遇到物体后，经过漫反射，返回至激光接收器，雷达模块根据发送和接收信号的时间间隔乘以光速，再除以2，即可计算出发射器与物体的距离。四、激光雷达传感器

激光雷达根据安装位置的不同，分类两大类：一类安装在车的四周，另一类安装在车的车顶。安装在车四周的激光雷达，其激光线束一般小于8，常见的有单线激光雷达和四线激光雷达。安装在车顶的激光雷达，其激光线束一般不小于16，常见的有16/32/64线激光雷达。

应用的技术超声波雷达摄像头(Vsion)激光雷达毫米波雷达远距离探测能力弱强强强夜间工作能力强弱强强全天候工作能力弱弱弱强受气候影响小大大小恶劣环境(烟雾、雨雪)工作能力一般弱弱强温度稳定度弱强强强车速测量能力一般