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传感器融合:如何让自动驾驶“看”得更清楚?


  来源: 电子产品世界 时间:2024-07-23 编辑:流川
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自动驾驶的出现不仅仅是汽车技术的飞跃,更是人们对汽车移动性的感知和互动方式的一场革命。这一转变的核心就是传感器融合。


在自动驾驶汽车中,传感器融合是一项对车辆安全性和效率至关重要的技术,它将来自多个传感器的数据相结合,并产生对车辆环境更准确、更可靠和更全面的信息。例如,摄像头、雷达和激光雷达等传感器协同工作,相互补偿可提供车辆周围360°的全景视图。与此同时,ADAS和自动驾驶技术的应用和普及进一步刺激了对传感器前所未有的需求。


来自TE Connectivity的数据显示,采用最新ADAS/AV技术的车辆,即使是典型的非电动汽车,均需要配备60到100个车载传感器,其中的15到30个专门用于管理发动机。商用卡车配备的传感器更是多达400个,用于发动机管理的传感器约有70个。预计未来几代电动汽车,特别是那些配备了自动或半自动驾驶功能的电动汽车,其传感器数量很可能是其他车型的两到三倍。


自动驾驶技术的出现迅速改变了现有的交通格局,为车辆提供了前所未有的安全性和可靠性。在自动驾驶汽车的核心技术中,传感器融合作为一种变革力量占据了重要地位。通过无缝集成来自多种先进传感器的数据,包括相机、雷达、激光雷达和超声波传感器,传感器融合能够从不同的位置感知环境,获得了比任何单个来源更准确、更可靠的车辆及周边信息。


自动驾驶中的传感器


传感器在汽车中的早期应用主要以带有后视摄像头的基本高级驾驶员辅助系统(ADAS)为主,随着自动驾驶等级的升高,车辆智能化水平大幅提升,所需传感器的种类和数量也越来越多。目前,用于自动驾驶技术的传感器主要有以下几种:


相机(摄像头)


这是最接近人类视觉的一种传感器,可以用来检测车辆周边的视觉信息,如交通标志、车道标线、行人、骑自行车的人和其他车辆等。前置摄像头能让汽车“看到”它要去的地方,倒车摄像头可以帮助停车和倒车。一些新车型还配有360°摄像头,通过这些放置在车身周边的微型摄像头可以获取周围环境的俯视图。


市场上此类摄像头品种很多,基本都能满足车用需求。以安森美AR0820AT为例,这是一个1/2英寸CMOS数字图像传感器,具有3848 H x 2168 V有源像素阵列,这种先进的车用传感器可在线性或高动态范围内捕获图像,同时还拥有卷帘快门读出功能。此外,AR0820AT还针对微光和严苛条件的高动态范围场景性能进行了优化,采用2.1 µm DR-Pix BSI像素和片上140dB HDR捕获能力,非常有利于获取车辆周边的图像信息。


雷达


为确保车辆的安全驾驶,能否及时获取车辆周围环境的高分辨率图像甚至4D成像数据对智能驾驶而言是一个重大挑战。此时,在ADAS功能中发挥关键作用的毫米波雷达走向前台,因为它比相机更能“看清”物品,具有更高的分辨率和性能,以及良好的指向性,同时不易受到环境干扰或天气影响。需要注意的是,毫米波雷达不能用于识别非金属物体。


由TI公司提供的适用于汽车4D成像雷达需求的TIDA-020047双器件毫米波级联雷达参考设计,通过结合使用两个76GHz 至81GHz 雷达收发器、一个雷达处理器、两个 CAN-FD PHY、一个以太网 PHY 和一个低噪声电源,完美地解决了ADAS功能中“看清”的问题。


参考设计中的AWR2243 器件是一款能够在 76GHz 至 81GHz 频带内运行的集成式单芯片 FMCW 收发器,以极小的封装达到超高的集成度,实现了一个具有内置 PLL 和 ADC 转换器的单片3TX、4RX 系统。


简单的编程模型更改即可支持各种传感器部署,包括近距离、中距离和远距离,形成多模式传感器方案。承担雷达处理器任务的AM273x 是基于 Arm Cortex-R5F 和 C66x 浮点 DSP 内核的高度集成、高性能微控制器,内部集成的硬件安全模块 (HSM)确保了车辆的功能安全。

图1:适用于汽车 4D 成像雷达的双器件毫米波级联参考设计TIDA-020047 (图源:TI)

关键词:传感器    浏览量:9726

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