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激光雷达、相机…万字长文带你入门无人驾驶车硬件(11)


图 2.20 卡车和小汽车的视野对比
除了汽车型号带来的视野差异之外 ， 传感器数量太少也会导致视野盲区 ， 增加多个传感器可以解决这个问题 。 如图 2.21 所示 ， 针对 1 个激光雷达出现的视野盲区 ， 在无人车的左右分别增加 1 个激光雷达之后 ， 扩大了视野范围 。
激光雷达、相机…万字长文带你入门无人驾驶车硬件文章插图
图 2.21 激光雷达视野盲区
另外传感器的位置也影响到无人驾驶车的视野范围 。 在路口拐弯处 ， 特别是一些盘山公路 ， 传感器的位置在车的中部和前部展现的视野范围也不一样 。 如图 2.22 所示 ， 安装在车前部位置的传感器可以更早的发现障碍物 。
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图 2.22 不同安装位置的传感器视野范围对比
除了这些考验之外 ， 还面临其它一些特殊场景的视野挑战 。 当汽车通过拱桥时即使在车头位置安装有传感器 ， 由于车的俯仰角度 ， 也很难发现障碍物；传感器的位置也可能带来视野融合的问题 ， 比如激光雷达看到了障碍物 B 而摄像头没有看到 ， 融合的时候不能确定以哪个传感器的结果为准；由于毫米波雷达的垂直视野很窄 ， 由坡导致的遮挡问题发现不了障碍物；另外当遇到特殊情况如：卡车拖着钢筋、树木等 ， 由于障碍物很稀疏 ， 靠雷达很难确认这类障碍物 。 上述场景分别如图 2.23 所示 。
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图 2.23 特殊场景视野盲区示例
最好的办法是开发一款工具来识别汽车的视野盲区 ， 在工具中设置好传感器的位置之后 ， 可以查看汽车视野盲区有多大 ， 从而帮助工程师确定无人车传感器的个数和位置 。
2. 如何做到远距离视野
看的远的好处在于车在高速行驶过程中 ， 可以更早的发现潜在的危险 。 距离越远激光雷达采集到的点就越稀疏 ， 目前激光雷达最远的视野范围是 100-150m 左右 。 摄像头和毫米波雷达的视野范围更远 ， 采用摄像头可以看到约 1000m 左右的视野 。
综上 ， 通过激光雷达、毫米波雷达和摄像头冗余搭配 ， 无人驾驶车既能获取远距离的视野 ， 又能兼顾 360° 的视野范围 。 如图 2.24 所示 ， 展示了无人车整体合理的传感器布置 ， 保证无人车获取足够安全的视野范围 。
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图 2.24 无人车整体传感器布置
3. 天气对视野的影响
天气对视野的影响有 2 方面：一是会影响视野可见性 ， 二是影响视野范围 。 下面我们来分析天气对传感器的视野有哪些影响 。
雾霾 。 雾霾对激光雷达的影响最大 ， 因为激光的波长和雾霾颗粒的大小差不多 ， 穿透不了雾霾 。 同时摄像头在雾霾的时候也会影响视野范围 ， 而毫米波的波长较长 ， 可以绕过雾霾颗粒 ， 受到的影响较小 。
下雨 。 下雨对摄像头的影响比较大 ， 下雨会使得镜头模糊 ， 如果雨很大 ， 只能依赖车内的摄像头 。 下雨对激光雷达和毫米波雷达的影响相对比较小 。
光照 。 光照对摄像头的影响最大 ， 当强光照射（对面远光灯直射） ， 光线很暗（夜晚）或者光照突然变化（隧道出口）的时候 ， 都会导致摄像头失灵 。 目前有一些研究为了解决光照对摄像头的影响 ， 一种方法是对摄像头做处理 ， 来适应不同的曝光率 ， 另外一种方法是提取光照不变特征 ， 即使环境光照变化 ， 也不会影响这些特征的提取 。 由于激光雷达是主动发射型设备 ， 所以光照的变化对激光雷达影响不大 。 毫米波雷达发射的是电磁波 ， 可见光对毫米波雷达几乎没有影响 。
下雪 。 下雪对摄像头 ， 激光雷达 ， 毫米波雷达都有影响 。


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