智能网联汽车技术课件第2章-智能网联汽车智能传感器技术.pptx

1、 第 1 页第第2章章 智能网联汽车智能传感智能网联汽车智能传感器技术器技术2.1 超声波雷达超声波雷达2.2 毫米波雷达毫米波雷达2.3 激光雷达激光雷达2.4 视觉传感器视觉传感器2.5 传感器融合技术传感器融合技术2.6 智能传感器配置实例智能传感器配置实例 第 2 页 第 3 页 第 4 页2.1 超声波雷达超声波雷达定义定义 声波是一种在气体、液体、固体中传播的弹声波是一种在气体、液体、固体中传播的弹性波性波。分。分为次声波（为次声波（f20Hz）、声波（）、声波（20Hzf20kHz）和超声波（）和超声波（f20kHz）。声）。声波是人耳能听到的声音；次声波和超声波是波是人耳能听到

2、的声音；次声波和超声波是人耳听不到的声音。人耳听不到的声音。超声波雷达也称超声波传感器，它是利用超超声波雷达也称超声波传感器，它是利用超声波特性研制而成，是在超声波频率范围内声波特性研制而成，是在超声波频率范围内将交变的电信号转换成声信号或将外界声场将交变的电信号转换成声信号或将外界声场中的声信号转换为电信号的能量转换器件。中的声信号转换为电信号的能量转换器件。2.1 超声波雷达超声波雷达定义定义2022-10-5超声波雷达在汽车上经常用于倒车，所以也称倒车雷达2.1 超声波雷达超声波雷达特点特点2022-10-5（1）超声波雷达的频率都相对固定，例如汽车上用的超声波雷达，频率有40kHz、4

3、8kHz和58kHz等，频率不同，探测的范围也不同。（2）超声波雷达结构简单，体积小，成本低，信息处理简单可靠，易于小型化与集成化，并且可以进行实时控制。（3）超声波雷达灵敏度较高。（4）超声波雷达抗环境干扰能力强，对天气变化不敏感。（5）超声波雷达可在室内、黑暗中使用。2.1 超声波雷达超声波雷达特点特点2022-10-5（1）探测距离短，一般为35m，因此应用范围受到限制。（2）适合于低速，在速度很高的情况下测量距离具有一定的局限性。（3）超声波有一定的扩散角，只能测量距离，不可以测量方位，所以只能在低速时使用，而且必须在汽车的前、后保险杠不同方位上安装多个超声波雷达。（4）对于低矮、圆锥

4、、过细的障碍物或者沟坎，超声波雷达不容易探测到。（5）超声波雷达存在盲区。2.1 超声波雷达超声波雷达组成组成2022-10-5 超声波雷达内部有一个发射头和一个接收头，安装在同一面上。在有效的检测距离内，发射头发射特定频率的超声波，遇到检测面反射部分超声波；接收头接收返回的超声波，由芯片记录声波的往返时间，并计算出距离值；超声波雷达可以通过模拟接口和IIC接口两种方式将数据传输给控制单元2.1 超声波雷达超声波雷达原理原理2022-10-5 发射头发出的超声波脉冲，经媒质（空气）传到障碍物表面，反射后通过媒质（空气）传到接收头，测出超声脉冲从发射到接收所需的时间，根据媒质中的声速，求得从探头

5、到障碍物表面之间的距离。Lvt/22.1 超声波雷达超声波雷达技术参数技术参数2022-10-5 1测量距离取决于其使用的波长和频率；波长越长，频率越小，测量距离越大。测量汽车前后障碍物的短距超声波雷达测量距离一般为0.152.50m；安装在汽车侧面、用于测量侧方障碍物距离的长距超声波雷达测量距离一般为0.305.0m。2测量精度传感器测量值与真实值的偏差。超声波雷达测量精度主要受被测物体体积、表面形状、表面材料等影响。测量精度越高，感知信息越可靠。测量精度要求在10cm以内。2.1 超声波雷达超声波雷达技术参数技术参数2022-10-53探测角度水平视场角和垂直视场角。2.1 超声波雷达超声

6、波雷达技术参数技术参数2022-10-54工作频率发射频率要求是402kHz，这样传感器方向性尖锐，且避开了噪声，提高了信噪比。5.工作温度由于超声波雷达应用广泛，有的应用场景要求温度很高，有的应用场景要求温度很低，因此，超声波雷达必须满足工作温度的要求。工作温度一般要求-30+80。2.1 超声波雷达超声波雷达产品产品2022-10-5驻车辅助传感器（UPA）0.152.5m泊车辅助传感器（APA）0.35m2.1 超声波雷达超声波雷达应用应用2022-10-5自动泊车辅助系统SAE L2级2.2 毫米波雷达毫米波雷达定义定义 毫米波是指波长为毫米波是指波长为110mm的电磁波，对应的频率范

7、围为的电磁波，对应的频率范围为30300GHz。毫米波雷达是工作在毫米波频段的雷达，它通过发射与接收毫米波雷达是工作在毫米波频段的雷达，它通过发射与接收高频电磁波来探测目标，后端信号处理模块利用回波信号计高频电磁波来探测目标，后端信号处理模块利用回波信号计算出目标的算出目标的距离距离、速度速度和和角度角度等信息等信息2022-10-52.2 毫米波雷达毫米波雷达特点特点（1）探测距离探测距离远远，可达可达200m以上。以上。（2）探测性能探测性能好好，金属电金属电磁反磁反射射强强，其探测不受颜色与温其探测不受颜色与温度的影响。度的影响。（3）响应速度响应速度快快，传传播速度与光速一样播速度与光

8、速一样，可，可以快速地测量以快速地测量出目标的距离、速度和角度等信息。出目标的距离、速度和角度等信息。（4）适应能力强适应能力强。毫米波具有很强的穿透能力，在雨、雪。毫米波具有很强的穿透能力，在雨、雪、大雾等恶劣天气依然可以正常工、大雾等恶劣天气依然可以正常工作。作。（5）抗干扰能力抗干扰能力强强，一一般工作在高频段，而周般工作在高频段，而周围噪围噪声和干声和干扰处于中低频区，基本上不会影响毫米波雷达的正常运扰处于中低频区，基本上不会影响毫米波雷达的正常运行行2022-10-52.2 毫米波雷达毫米波雷达特点特点（1）毫米波雷达是利用目标对电磁波的反）毫米波雷达是利用目标对电磁波的反射来发现并

9、测定目标位置，而充满杂波的外射来发现并测定目标位置，而充满杂波的外部环境给毫米波雷达感知带来经常带来虚警部环境给毫米波雷达感知带来经常带来虚警问题。问题。（2）覆盖区域呈扇形，有盲点区域。）覆盖区域呈扇形，有盲点区域。（3）无法识别交通标志和交通信号灯。）无法识别交通标志和交通信号灯。（4）无法识别道路标线。）无法识别道路标线。2022-10-52.2 毫米波雷达毫米波雷达组成组成 在在工作状态时，发射模工作状态时，发射模块通块通过天线将电信号（电能）转化为过天线将电信号（电能）转化为电磁波发出；接收模块接收到射频信号后，将射频电信号转电磁波发出；接收模块接收到射频信号后，将射频电信号转换为低

10、频信号；再由信号处理模块从信号中获取距离、速度换为低频信号；再由信号处理模块从信号中获取距离、速度和角度等信息和角度等信息。必必要条件还在要条件还在于于软软件算法的实现。件算法的实现。2022-10-52.2毫米波雷达毫米波雷达工作过程工作过程2022-10-52.2毫米波雷达毫米波雷达测量原理测量原理 多多普勒效应普勒效应是当是当目标相对于辐射源发生运动目标相对于辐射源发生运动时，目标对回波信号产生调制作用从而使回时，目标对回波信号产生调制作用从而使回波信号中心频率发生偏移的现波信号中心频率发生偏移的现象象2022-10-52.2毫米波雷达毫米波雷达测量原理测量原理2022-10-52.2毫

11、米波雷达毫米波雷达测量原理测量原理2022-10-52.2 毫米波雷达毫米波雷达技术参数技术参数（1）最大探测距最大探测距离离所所能检测目标的最大距能检测目标的最大距离。离。（2）距离分辨距离分辨率率在在规定条件下规定条件下，能，能区分前后临近两个区分前后临近两个目标的最小距离间隔。目标的最小距离间隔。（3）距离灵敏距离灵敏度度单单目标的距离变化时目标的距离变化时，可，可探测的最小探测的最小绝对变化距离值。绝对变化距离值。（4）距离测量精距离测量精度度测测量单目标时，目标距离的测量值量单目标时，目标距离的测量值与其真值之差。与其真值之差。（5）最大探测速最大探测速度度能能够探测目标的最大速度。

12、够探测目标的最大速度。2022-10-52.2 毫米波雷达毫米波雷达技术参数技术参数（6）速度分辨速度分辨率率区区分两个同一位置的目分两个同一位置的目标标速速度度的的能能力力（7）速度灵敏速度灵敏度度单单目标的速度变化时目标的速度变化时，可，可探测的最小探测的最小绝对变化速度值。绝对变化速度值。（8）速度测量精速度测量精度度测量测量单目标时，目标速度的测量值单目标时，目标速度的测量值与其真值之差。与其真值之差。（9）视场视场角角有有效识别目标的探测范围，分为水平视场效识别目标的探测范围，分为水平视场角和垂直视场角。角和垂直视场角。（10）角度分辨角度分辨率率在在规定条件下规定条件下，能，能区分

13、左右临近两区分左右临近两个目标的最小角度间隔。个目标的最小角度间隔。2022-10-52.2 毫米波雷达毫米波雷达技术参数技术参数（11）角度灵敏角度灵敏度度单单目标的角度变化时目标的角度变化时，可，可探测的最探测的最小绝对变化角度值。小绝对变化角度值。（12）角度测量精角度测量精度度测测量单目标时，目标角度的测量量单目标时，目标角度的测量值与其真值之差。值与其真值之差。（13）识别识别率率正正确识别目标信息的程度。确识别目标信息的程度。（14）误检误检率率将将目标识别为一个错误目标的比例。目标识别为一个错误目标的比例。（15）漏检漏检率率未未能识别目标报文的比例。能识别目标报文的比例。202

14、2-10-52.2 毫米波雷达毫米波雷达类型类型 近近距距离离（SRR）毫毫米波雷达一般探测距离小米波雷达一般探测距离小于于60m 中中距距离离（MRR）毫毫米波雷达一般探测距离米波雷达一般探测距离为为100m左右左右；远远距距离离（LRR）毫毫米波雷达探测距离一般大米波雷达探测距离一般大于于200m。有有的企业只分为近距离雷达和远距离雷达，的企业只分为近距离雷达和远距离雷达，具体探测距离以产品说明书为准。具体探测距离以产品说明书为准。2022-10-52.2 毫米波雷达毫米波雷达类型类型 划划分有分有24GHz、60GHz、77GHz和和79GHz毫米波雷毫米波雷达达，主主流可用频段为流可用

15、频段为24GHz和和77GHz；距距离分辨率和精度将会提离分辨率和精度将会提高约高约20倍。例如，倍。例如，24GHz毫米波雷达的距离分辨率为毫米波雷达的距离分辨率为75cm，而，而77GHz毫米波雷达则提高到毫米波雷达则提高到4cm，可，可以更好地探测多个以更好地探测多个彼此靠近的目标。彼此靠近的目标。2022-10-52.2毫米波雷达毫米波雷达产品产品2022-10-52.2毫米波雷达毫米波雷达产品产品2022-10-52.2毫米波雷达毫米波雷达产品产品2022-10-52.2毫米波雷达毫米波雷达产品产品2022-10-52.2毫米波雷达毫米波雷达产品产品2022-10-52.2毫米波雷达

16、毫米波雷达应用应用u自适应巡航控制自适应巡航控制系系统统2022-10-52.2毫米波雷达毫米波雷达应用应用u前向碰撞预警前向碰撞预警系统系统2022-10-52.2毫米波雷达毫米波雷达应用应用u自动紧急制动自动紧急制动系统系统2022-10-52.2毫米波雷达毫米波雷达应用应用u盲区监测盲区监测系统系统2022-10-52.2毫米波雷达毫米波雷达应用应用u变道辅助变道辅助系统系统：盲区监测盲区监测、变道预警变道预警、后向后向碰撞预警碰撞预警2022-10-52.2毫米波雷达毫米波雷达应用应用u后向碰撞预警后向碰撞预警系统系统2022-10-52.2毫米波雷达毫米波雷达2022-10-52.3

17、激光雷达激光雷达定义定义 激光雷达激光雷达是工作在是工作在光波频段光波频段的雷达，它利用光波频段的电磁的雷达，它利用光波频段的电磁波先向目标发射探测信号，然后将其接收到的波先向目标发射探测信号，然后将其接收到的同波信号同波信号与与发发射信号射信号相比较，从而获得相比较，从而获得目标的位置目标的位置（距离、方位和高度）（距离、方位和高度）、运动状态运动状态（速度、姿态）等信息，实现对目标的探测、跟（速度、姿态）等信息，实现对目标的探测、跟踪和识别踪和识别。2022-10-52.3激光雷达激光雷达定义定义2022-10-52.3激光雷达激光雷达特点特点u探测范围广探测范围广：可达可达300m以上。

18、以上。u分辨率高分辨率高：距离分辨率可达距离分辨率可达0.1m；速度分辨率能达到；速度分辨率能达到10m/s以内；角度分辨率不低于以内；角度分辨率不低于0.1mardu信息量丰富信息量丰富：探测目标的距离、角度、反射强度、速度等信探测目标的距离、角度、反射强度、速度等信息，生成目标多维度图像息，生成目标多维度图像u可全天候工作可全天候工作：不依赖于外界条件或目标本身的辐射特性不依赖于外界条件或目标本身的辐射特性p 与毫米波雷达相比，与毫米波雷达相比，产品体积大产品体积大，成本高成本高。p 不能识别不能识别交通标志和交通信号灯交通标志和交通信号灯2022-10-52.3激光雷达激光雷达组成组成

19、发发射系射系统统、接接收系收系统统、信信号处理与控制系统号处理与控制系统组成组成2022-10-52.3激光雷达激光雷达组成组成2022-10-52.3激光雷达激光雷达测距原理测距原理2022-10-52.3激光雷达激光雷达主要指标主要指标（1）最大探测距离最大探测距离：通常需要标注基于某一个反射率下的通常需要标注基于某一个反射率下的测得值，例如白色反射体大概测得值，例如白色反射体大概70%反射率，黑色物体反射率，黑色物体7%20%反射率反射率（2）距离分辨率距离分辨率：是指两个目标物体可区分的最小距离是指两个目标物体可区分的最小距离（3）测距精度测距精度：是指对同一目标进行重复测量得到的距离

20、是指对同一目标进行重复测量得到的距离值之间的误差范围值之间的误差范围（4）测量帧频测量帧频：测量帧频与摄像头的帧频概念相同，刷新测量帧频与摄像头的帧频概念相同，刷新率越高，响应速度越快率越高，响应速度越快2022-10-52.3激光雷达激光雷达主要指标主要指标（5）数据采样率数据采样率：是指每秒输出的数据点数，等于帧率乘以是指每秒输出的数据点数，等于帧率乘以单幅图像的点云数目单幅图像的点云数目（6）角度分辨率角度分辨率：是指扫描的角度分辨率，等于视场角除以是指扫描的角度分辨率，等于视场角除以该方向所采集的点云数目该方向所采集的点云数目（7）视场角视场角：又分为垂直视场角和水平视场角，是激光雷达

21、又分为垂直视场角和水平视场角，是激光雷达的成像范围的成像范围（8）波长波长：波长会影响雷达的环境适应性和对人眼的安全性波长会影响雷达的环境适应性和对人眼的安全性2022-10-52.3激光雷达激光雷达类型类型 机械激光雷达：机械激光雷达：带有控制激光发射角度的旋转部件带有控制激光发射角度的旋转部件 探探测距离为测距离为0.3200m，水平视场角为，水平视场角为360，垂直视场角为，垂直视场角为-167，线束，线束16相邻两条线之间的垂直角分辨率为相邻两条线之间的垂直角分辨率为1，线束，线束630相邻两条线之间的垂直角分辨率为相邻两条线之间的垂直角分辨率为0.33，线束，线束3040相邻两条线之

22、间的垂直角分辨率为相邻两条线之间的垂直角分辨率为12022-10-52.3激光雷达激光雷达类型类型u固态激光雷达：固态激光雷达：依靠电子部件来控制激光发射角度，无须依靠电子部件来控制激光发射角度，无须机械旋转部件，故尺寸较小，可安装于机械旋转部件，故尺寸较小，可安装于车体内车体内u激光雷达公司激光雷达公司Quanergy在在2016年发布的号称全球首款的固年发布的号称全球首款的固态激光雷达态激光雷达S3，可以达到，可以达到厘米级精度厘米级精度，30Hz扫描频率，扫描频率，0.1的角分辨率的角分辨率2022-10-52.3激光雷达激光雷达类型类型u混合固态激光雷达：混合固态激光雷达：没有大体积旋

23、转结构，采用固定激光没有大体积旋转结构，采用固定激光光源，通过内部光源，通过内部玻璃片旋转玻璃片旋转的方式改变激光光束方向，实的方式改变激光光束方向，实现多角度检测的需要，并且采用嵌入式安装现多角度检测的需要，并且采用嵌入式安装32线混合固态线混合固态Ultra Puck Auto；16线机械式线机械式VLP-162022-10-52.3激光雷达激光雷达类型类型u单线束激光雷达单线束激光雷达u2D数据数据u只能测量距离只能测量距离2022-10-52.3激光雷达激光雷达类型类型 单线束激光雷单线束激光雷达达，2D数数据，只据，只能测量距离能测量距离 多多线束激光雷达线束激光雷达：4线束、线束、

24、8线束、线束、16线束、线束、32线束、线束、64线束线束、128等，其细分可分为等，其细分可分为2.5D激光雷达及激光雷达及3D激光雷达激光雷达 2.5D：垂直视野范围一般不超过垂直视野范围一般不超过10 3D：可达到可达到30甚至甚至40以上以上2022-10-52.3激光雷达激光雷达产品产品u美国威力登（美国威力登（Velodyne）公司开发的）公司开发的128线束激光雷达的探线束激光雷达的探测距离约是测距离约是HDL-64E的的3倍，达到倍，达到300m，分辨率则是，分辨率则是10倍倍，尺寸缩小了，尺寸缩小了70%。该产品是为。该产品是为L5级别自动驾驶而开发的级别自动驾驶而开发的20

25、22-10-52.3激光雷达激光雷达产品产品 6.激光雷达的主要指标激光雷达的主要指标2022-10-52.3激光雷达激光雷达产品产品2022-10-52.3激光雷达激光雷达应用应用2022-10-52.3激光雷达激光雷达应用应用 多线束激光雷达具有高精度电子地图和定位、障碍物识别、多线束激光雷达具有高精度电子地图和定位、障碍物识别、可通行空间检测、障碍物轨迹预测等功能。可通行空间检测、障碍物轨迹预测等功能。L4级和级和L5级使级使用多线束激光雷达，用多线束激光雷达，360发射激光，从而达到发射激光，从而达到360扫描，获取车辆周围行驶区域的三维点云，通过比较连扫描，获取车辆周围行驶区域的三维

26、点云，通过比较连续感知的点云、物体的差异检测其运动，由此创建一定范围续感知的点云、物体的差异检测其运动，由此创建一定范围内的内的3D地地图图2022-10-52.3激光雷达激光雷达应用应用u高精度电子地图高精度电子地图2022-10-52.2.4激光雷达激光雷达应用应用u障碍物检测与识别障碍物检测与识别2022-10-52.2.4激光雷达激光雷达应用应用u可行空间检测可行空间检测2022-10-52.3激光雷达激光雷达应用应用 精精准定位和路径跟踪必须依靠激光雷达和高精准定位和路径跟踪必须依靠激光雷达和高精度地图等度地图等2022-10-52.4视觉传感器视觉传感器定义定义 视觉传感器是指通过

27、对摄像头拍摄到的图像视觉传感器是指通过对摄像头拍摄到的图像进行图像处理，对目标进行检测，并输出数进行图像处理，对目标进行检测，并输出数据和判断结果的传感器。视觉传感器在智能据和判断结果的传感器。视觉传感器在智能网联汽车或无人驾驶汽车上的应用是以摄像网联汽车或无人驾驶汽车上的应用是以摄像头（机）出现，并搭载先进的人工智能算法头（机）出现，并搭载先进的人工智能算法，便于目标检测和图像处理。，便于目标检测和图像处理。2022-10-52.4视觉传感器视觉传感器特点特点u（1）信息量极为丰富信息量极为丰富：不仅包含有视野内物体的不仅包含有视野内物体的距离距离信息信息，而且还有该物体的，而且还有该物体的

28、颜色颜色、纹理纹理、深度深度和和形状形状等信息等信息u（2）多任务检测多任务检测：在视野范围内可同时实现在视野范围内可同时实现道路道路检测、检测、车车辆辆检测、检测、行人行人检测、检测、交通标志交通标志检测、检测、交通信号灯交通信号灯检测等检测等u（3）视视觉觉SLAM，通过摄像头可以实现同时定位和建图，通过摄像头可以实现同时定位和建图u（4）实时实时获取场景获取场景信息信息：提供的信息不依赖于提供的信息不依赖于先验知识先验知识，比如比如GPS导航依赖地图信息，有较强的导航依赖地图信息，有较强的适应环境的能力适应环境的能力u（5）与与机器学习、深度学习等人工智机器学习、深度学习等人工智能能加快

29、加快融合融合2022-10-52.4视觉传感器视觉传感器组成组成 视觉传感器视觉传感器主要由主要由光源光源、镜头镜头、图像传感器图像传感器、模模/数转换器数转换器、图像处理器图像处理器、图像存储器图像存储器等组成，其主要功能是获取足等组成，其主要功能是获取足够的机器视觉系统要处理的够的机器视觉系统要处理的原始图像原始图像2022-10-52.4视觉传感器视觉传感器成像原理成像原理2022-10-52.4视觉传感器视觉传感器成像原理成像原理2022-10-52.5视觉传感器视觉传感器图像传感器技术图像传感器技术参数参数（1）像素像素：像素是图像传感器的感光最小单位，即构成影像素是图像传感器的感光

30、最小单位，即构成影像的最小单位像的最小单位。像。像素的多少是由素的多少是由CCD/CMOS上的光敏元件上的光敏元件数目所决定的，一个光敏元件就对应一个像素。因此像素越数目所决定的，一个光敏元件就对应一个像素。因此像素越大，意味着光敏元件越多，相应的成本就越大。像素用两个大，意味着光敏元件越多，相应的成本就越大。像素用两个数字来表示，如数字来表示，如720480，720表示在图像长度方向上所含表示在图像长度方向上所含的像素点数，的像素点数，480表示在图像宽度方向上所含的像素点数，表示在图像宽度方向上所含的像素点数，二者的乘积就是该相机的像素二者的乘积就是该相机的像素数数（2）帧率帧率：帧率代表

31、单位时间所记录或播放的图片的数量帧率代表单位时间所记录或播放的图片的数量；高的帧率可以得到更流畅、更逼真的视觉体验。高的帧率可以得到更流畅、更逼真的视觉体验。2022-10-52.5视觉传感器视觉传感器图像传感器技术图像传感器技术参数参数 （3）靶面尺寸靶面尺寸：就是图像传感器感光部分的大小。一般用就是图像传感器感光部分的大小。一般用英寸来表示，通常这个数据指的是这个图像传感器的对角线英寸来表示，通常这个数据指的是这个图像传感器的对角线长度，如常见的有长度，如常见的有1/3英寸，靶面越大，意味着通光量越好，英寸，靶面越大，意味着通光量越好，而靶面越小则比较容易获得更大的景深而靶面越小则比较容易

32、获得更大的景深（4）感光度感光度：代表入射光线的强弱。感光度越高，感光面代表入射光线的强弱。感光度越高，感光面对光的敏感度就越强，快门速度就越高对光的敏感度就越强，快门速度就越高（5）信噪比信噪比：是信号电压对于噪声电压的比值，典型值为是信号电压对于噪声电压的比值，典型值为4555dB，信噪比越大说明对噪声的控制越好，信噪比越大说明对噪声的控制越好2022-10-52.4视觉传感器视觉传感器相机内部相机内部参数参数 主要有焦距、光学中心、图像尺寸和畸变系数主要有焦距、光学中心、图像尺寸和畸变系数等等 焦焦距距有可变焦距和不可变焦距，一般用有可变焦距和不可变焦距，一般用mm表示。表示。2022-

33、10-52.4视觉传感器视觉传感器相机内部相机内部参数参数 相机的镜头是由多个镜片构成的复杂光学系统，光学系统的相机的镜头是由多个镜片构成的复杂光学系统，光学系统的功能等价于一个薄透镜，实际上薄透镜是不存在的。功能等价于一个薄透镜，实际上薄透镜是不存在的。光学中光学中心心是这一等价透镜的中是这一等价透镜的中心。心。不同结构的镜头其光学中心位置不同结构的镜头其光学中心位置也不一样，大部分在镜头内的某一位置，但也有在镜头前方也不一样，大部分在镜头内的某一位置，但也有在镜头前方或镜头后方的或镜头后方的。图像尺寸图像尺寸是指构成图像的长度和宽度，可以用像素为单位，是指构成图像的长度和宽度，可以用像素为

34、单位，也可以用也可以用cm为单位。为单位。2022-10-52.4视觉传感器视觉传感器相机内部相机内部参数参数 畸变系数分为径向畸变系数和切向畸变系数畸变系数分为径向畸变系数和切向畸变系数。径径向畸变发生在相机坐标系转像物理坐标系的过程中向畸变发生在相机坐标系转像物理坐标系的过程中；径；径向向畸变主要包括枕形畸变和桶形畸变两种畸变主要包括枕形畸变和桶形畸变两种，2022-10-52.4视觉传感器视觉传感器相机内部相机内部参数参数 切向畸变产生的原因是透镜不完全平行于图切向畸变产生的原因是透镜不完全平行于图像像2022-10-52.4视觉传感器视觉传感器相机外部相机外部参数参数 相机的外部参数是

35、指相机的安装位置，即相相机的外部参数是指相机的安装位置，即相机离地高度以及相机相对于车辆坐标系的旋机离地高度以及相机相对于车辆坐标系的旋转角度。离地高度是指从地面到相机焦点的转角度。离地高度是指从地面到相机焦点的垂直高度；相机相对于车辆坐标系的旋转角垂直高度；相机相对于车辆坐标系的旋转角度有俯仰角、偏航角和横滚角。外部参数可度有俯仰角、偏航角和横滚角。外部参数可以通过棋盘格标定获以通过棋盘格标定获得。得。2022-10-52.4视觉传感器视觉传感器类型类型u单目单目u双目双目u三目三目u环视环视2022-10-52.4视觉传感器视觉传感器产品产品2022-10-52.4视觉传感器视觉传感器应用

36、应用 视觉传感器主要应用于车道偏离预警、车道保持辅助、前视觉传感器主要应用于车道偏离预警、车道保持辅助、前向碰撞预警、行人碰撞预警、交通标志识别、盲区监测、向碰撞预警、行人碰撞预警、交通标志识别、盲区监测、夜视辅助、自动泊车辅助、全景泊车、驾驶员疲劳预警夜视辅助、自动泊车辅助、全景泊车、驾驶员疲劳预警等等2022-10-52.5视觉传感器视觉传感器应用应用u车道偏离预警车道偏离预警系统系统2022-10-52.5视觉传感器视觉传感器应用应用u车车道道保持辅助保持辅助系统系统2022-10-52.5视觉传感器视觉传感器应用应用u前向碰撞预警前向碰撞预警系统系统2022-10-52.5视觉传感器视

37、觉传感器应用应用u行人碰撞预警行人碰撞预警系统系统2022-10-52.5视觉传感器视觉传感器应用应用u交通标志识别交通标志识别系统系统2022-10-52.2.5视觉传感器视觉传感器2022-10-5智能传感器比较智能传感器比较2022-10-5智能传感器比较智能传感器比较2022-10-52.5 传感器融合技术传感器融合技术融合原融合原理理 传感器的融合就是将多个传感器获取的数据、信息集中在一传感器的融合就是将多个传感器获取的数据、信息集中在一起综合分析，以便更加准确、可靠地描述外界环境，从而提起综合分析，以便更加准确、可靠地描述外界环境，从而提高系统决策的正确性高系统决策的正确性。多传感

38、器信息融合的优势在于，能够综合利用多种信息源的多传感器信息融合的优势在于，能够综合利用多种信息源的不同特点，多方位获得相关信息，从而提高整个系统的可靠不同特点，多方位获得相关信息，从而提高整个系统的可靠性和精准度。未来传感器融合技术将显得更加重要，并且会性和精准度。未来传感器融合技术将显得更加重要，并且会成为一种趋势。多传感器信息的融合是无人驾驶安全出行的成为一种趋势。多传感器信息的融合是无人驾驶安全出行的前提。前提。2022-10-52.5 传感器融合技术传感器融合技术融合原融合原理理（1）分布式。先对各个独立传感器所获得的原始数据进行）分布式。先对各个独立传感器所获得的原始数据进行局部处理

39、，然后再将结果送入信息融合中心进行智能优化组局部处理，然后再将结果送入信息融合中心进行智能优化组合来获得最终的结果。分布式对通信带宽的需求低，计算速合来获得最终的结果。分布式对通信带宽的需求低，计算速度快，可靠性和延续性好，但跟踪的精度却远没有集中式度快，可靠性和延续性好，但跟踪的精度却远没有集中式高高2022-10-52.5 传感器融合技术传感器融合技术融合原融合原理理（2）集中式。集中式将各传感器获得的原始数据直接送至）集中式。集中式将各传感器获得的原始数据直接送至信息融合中心进行融合处理，可以实现实时融合。优点是数信息融合中心进行融合处理，可以实现实时融合。优点是数据处理的精度高，算法灵

40、活；缺点是对处理器的要求高，可据处理的精度高，算法灵活；缺点是对处理器的要求高，可靠性较低，数据量大，故难以实现。靠性较低，数据量大，故难以实现。2022-10-52.5 传感器融合技术传感器融合技术融合原融合原理理（3）混合式。混合式多传感器信息融合框架中，部分传感）混合式。混合式多传感器信息融合框架中，部分传感器采用集中式融合方式，剩余的传感器采用分布式融合方式器采用集中式融合方式，剩余的传感器采用分布式融合方式。混合式融合框架具有较强的适应能力，兼顾了集中式和分。混合式融合框架具有较强的适应能力，兼顾了集中式和分布式融合的优点，稳定性强。混合式融合方式的结构比前两布式融合的优点，稳定性强

41、。混合式融合方式的结构比前两种融合方式的结构复杂，这样就加大了通信和计算上的代种融合方式的结构复杂，这样就加大了通信和计算上的代价价2022-10-52.5 传感器融合技术传感器融合技术融合方融合方案案 1.激光雷达与视觉传感器融激光雷达与视觉传感器融合合 2.激光雷达和毫米波雷达融合激光雷达和毫米波雷达融合 3.视觉传感器和毫米波雷达融合视觉传感器和毫米波雷达融合2022-10-52.6 智能传感器配置实例智能传感器配置实例 奥迪奥迪A8智能传感器的配置，它配置了智能传感器的配置，它配置了1个个4线束激光雷达、线束激光雷达、1各前视摄像头、各前视摄像头、4个鱼眼摄像头、个鱼眼摄像头、1个远程

42、毫米波雷达、个远程毫米波雷达、2个个中程毫米波雷达、中程毫米波雷达、12个超声波雷达，属于个超声波雷达，属于L3级自动驾驶。级自动驾驶。2022-10-52.6 智能传感器配置实例智能传感器配置实例 沃尔沃与优步联合开发的沃尔沃与优步联合开发的XC90自动驾驶汽车自动驾驶汽车环境感知传感器的配置，它配置了前视摄像环境感知传感器的配置，它配置了前视摄像头、侧视摄像头、后视摄像头、超声波雷达头、侧视摄像头、后视摄像头、超声波雷达、毫米波雷达和激光雷达。、毫米波雷达和激光雷达。2022-10-52.6 智能传感器配置实例智能传感器配置实例 特斯拉电动汽特斯拉电动汽车配车配置了置了1个三目摄像头、个三

43、目摄像头、2个侧前视摄像头、个侧前视摄像头、2个侧后视摄像头，个侧后视摄像头，1个后视摄像头、个后视摄像头、1个毫米波雷达和个毫米波雷达和12个个超声波雷达，属于超声波雷达，属于L3级自动驾驶。侧前视摄像头和侧后视摄级自动驾驶。侧前视摄像头和侧后视摄像头的覆盖范围相互重叠，保证无盲区。像头的覆盖范围相互重叠，保证无盲区。2022-10-52.6 智能传感器配置实例智能传感器配置实例 4.谷歌无人驾驶公司（谷歌无人驾驶公司（Waymo）第五代无人）第五代无人驾驶汽车驾驶汽车2022-10-5练习题练习题名词解释名词解释 1.超声波雷超声波雷达达 2.毫米波雷毫米波雷达达 3.激光雷激光雷达达 4.视觉传感视觉传感器器 5.焦距焦距 6.视场角视场角2022-10-5练习题练习题简答题简答题 1.智能传感器各有哪些特点？智能传感器各有哪些特点？2.智能传感器在智能网联汽车上各有哪些应智能传感器在智能网联汽车上各有哪些应用？用？3.毫米波雷达测量原理是怎样的毫米波雷达测量原理是怎样的 4.激光雷达有哪些类型？激光雷达有哪些类型？5.视觉传感器的技术参数有哪些？视觉传感器的技术参数有哪些？6.多传感器融合的体系结构有哪几种？多传感器融合的体系结构有哪几种？2022-10-5