夏草盛

（鶴壁職業(yè)技術(shù)學(xué)院，河南 鶴壁 458030）

0 引言

無人駕駛這一項(xiàng)具有前瞻性的科技，自出現(xiàn)以來一直引發(fā)了人們的廣泛關(guān)注。人們對(duì)于無人駕駛具有一定的期待，而無人駕駛汽車的發(fā)展又和傳感器具有密切的關(guān)聯(lián)。無人駕駛汽車的快速發(fā)展標(biāo)志著汽車行業(yè)新領(lǐng)域的發(fā)展，無人駕駛汽車的運(yùn)行則依賴于傳感器的開發(fā)和運(yùn)行。這就需要注重傳感器與汽車的整體聯(lián)系。隨著材料、科學(xué)、微電子以及納米技術(shù)等多個(gè)行業(yè)在社會(huì)的發(fā)展，無人駕駛技術(shù)已經(jīng)成為了現(xiàn)代社會(huì)研發(fā)的重點(diǎn)?，F(xiàn)在汽車行業(yè)的發(fā)展和傳感器有著密切的關(guān)聯(lián)，傳感器作為一種電子控制系統(tǒng)，它可以對(duì)于汽車運(yùn)行過程中的信息進(jìn)行及時(shí)的控制與檢測(cè)，有助于促使汽車運(yùn)行的平穩(wěn)性和安全性?，F(xiàn)階段無人駕駛的發(fā)展對(duì)于汽車行業(yè)也迎來了新的發(fā)展契機(jī)，無人駕駛的發(fā)展就需要研發(fā)出更多的新材料、新工藝的傳感器。實(shí)現(xiàn)傳感器的多功能、智能化的發(fā)展，來確保傳感技術(shù)的和其他學(xué)科的交叉實(shí)現(xiàn)無人駕駛汽車的平穩(wěn)運(yùn)行[1]。

1 無人駕駛汽車技術(shù)的概述

作為智能汽車中的一種無人駕駛汽車也是一種移動(dòng)性的機(jī)器人，在無人操作的情況下，對(duì)于汽車車輛進(jìn)行及時(shí)的操作，可以提高汽車駕駛的安全和汽車駕駛的效率。無人駕駛的汽車可以針對(duì)具體的環(huán)境信息和車輛信息進(jìn)行及時(shí)的采集，作為一項(xiàng)龐大的復(fù)雜性的工程，無人駕駛技術(shù)包含了各種軟硬件技術(shù)，以及對(duì)于自動(dòng)駕駛進(jìn)行了及時(shí)的測(cè)量，在無人駕駛研發(fā)過程中經(jīng)歷了一個(gè)漫長(zhǎng)的過程，無人駕駛汽車運(yùn)行的穩(wěn)定性就離不開傳感技術(shù)的運(yùn)用。對(duì)于不同的汽車來說，傳感技術(shù)是現(xiàn)代汽車行業(yè)發(fā)展的重要一個(gè)部分。不同車型的汽車所使用的傳感器有所不同，所使用傳感器的方案則是由汽車駕駛工程師來進(jìn)行決定的。對(duì)于無人駕駛汽車來說傳感器的使用也是非常重要的，離不開傳感技術(shù)的發(fā)展，只有通過感知傳感技術(shù)的運(yùn)用，才可以解決汽車高速駕駛中對(duì)于周圍的環(huán)境的及時(shí)的監(jiān)測(cè)，加強(qiáng)對(duì)于周圍環(huán)境的預(yù)測(cè)，保證傳感技術(shù)可以安全的運(yùn)用在無人駕駛汽車之中。

2 傳感技術(shù)在無人駕駛汽車中的應(yīng)用

2.1 環(huán)境感知技術(shù)的應(yīng)用

汽車自動(dòng)駕駛的過程中，車輛的環(huán)境是最重要的一個(gè)部分，尤其是無人駕駛，就需要對(duì)道路環(huán)境進(jìn)行監(jiān)測(cè)，怎樣通過視覺和其他方法來獲取對(duì)于車輛周圍環(huán)境自身狀態(tài)的控制，是非常重要的，也關(guān)系到汽車是否能夠進(jìn)行無人駕駛。

首先傳感器先要具備對(duì)于環(huán)境的感知，通過自身的駕駛運(yùn)行，可靠的對(duì)于周圍的環(huán)境進(jìn)行預(yù)測(cè)，來保證汽車在行駛過程中的規(guī)范性、安全性[2]。行駛過程中通過對(duì)于環(huán)境的感知和監(jiān)測(cè)可以對(duì)于道路周邊和行駛安全中存在安全隱患的問題進(jìn)行及時(shí)的預(yù)測(cè)，避免發(fā)生安全交通事故，提高車輛使用的高效性和穩(wěn)定性。汽車行駛過程中，首先環(huán)境感知技術(shù)需要運(yùn)用的就是對(duì)于道路邊緣、行車線、道路阻隔物和惡劣的道路狀況進(jìn)行及時(shí)的預(yù)測(cè)，確保車輛在前方運(yùn)行的過程中可以對(duì)路面和行駛路徑進(jìn)行識(shí)別。同時(shí)環(huán)境的監(jiān)測(cè)可以對(duì)于車輛行人以及車輛的通過性進(jìn)行及時(shí)的識(shí)別，可以對(duì)于道路兩邊的交通標(biāo)志等進(jìn)行識(shí)別。在無人駕駛的狀態(tài)下，為了保證對(duì)于周圍環(huán)境的及時(shí)了解，需要傳感器對(duì)于周圍行駛狀態(tài)和路面狀況進(jìn)行及時(shí)的監(jiān)測(cè)[3]。

環(huán)境感知技術(shù)運(yùn)用過程中可以使用視覺傳感，通過三維圖像對(duì)于周圍環(huán)境進(jìn)行及時(shí)的預(yù)測(cè)，采用激光雷達(dá)對(duì)車輛周邊的環(huán)境距離進(jìn)行及時(shí)的分析，設(shè)置物體三維距離的信息，提高測(cè)量的準(zhǔn)確度。但是使用激光傳感器體積較大，價(jià)格昂貴不便于車載集成的形成。其次可以使用微波雷達(dá)，對(duì)于周圍的環(huán)境進(jìn)行據(jù)理性的分析，可以較高精確的對(duì)于物體的信息進(jìn)行監(jiān)測(cè)，但是對(duì)于光照環(huán)境變化不敏感。還可以利用通訊傳感器，在無線和網(wǎng)絡(luò)的環(huán)境下，遠(yuǎn)程通訊的了解周圍汽車的環(huán)境技術(shù)，通訊傳感器技術(shù)可以對(duì)于汽車進(jìn)行周圍環(huán)境的預(yù)測(cè)，宏觀上的對(duì)于行駛信息進(jìn)行共享。通訊傳感器技術(shù)對(duì)環(huán)境的干擾是不明顯的，但是也存在一定的問題，就是自主導(dǎo)航控制信息不夠直接，實(shí)用性不夠強(qiáng)，存在對(duì)于周圍環(huán)境無法預(yù)測(cè)的情況。

因此對(duì)于環(huán)境技術(shù)使用過程中，為了解決無人駕駛技術(shù)中周邊環(huán)境無法預(yù)測(cè)等多個(gè)難題，需要進(jìn)行融合性傳感技術(shù)的使用。例如在夜間行駛的過程中，就需要使用紅外線的傳感器，停車倒車的時(shí)候使用超聲波等機(jī)器。除了日常之外其他的傳感器也需要綜合性的使用傳感器，才能確保智能汽車的平穩(wěn)運(yùn)行，融合性的傳感器可以對(duì)于周圍的環(huán)境進(jìn)行及時(shí)的監(jiān)測(cè)和預(yù)測(cè)，可以主動(dòng)的適應(yīng)周圍環(huán)境，可以加速汽車的導(dǎo)航。雖然其過程對(duì)于感知系統(tǒng)過于復(fù)雜，實(shí)用性較差，但是可以在一定程度上輔助汽車進(jìn)行行駛[4]。

2.2 車載傳感器技術(shù)的應(yīng)用

2.2.1 圖像傳感器

所謂的圖像傳感器主要是針對(duì)光學(xué)元件和成像裝置，對(duì)于外部環(huán)境進(jìn)行及時(shí)的測(cè)量，攝像頭圖像對(duì)于周圍的環(huán)境進(jìn)行處理，通過對(duì)于環(huán)境周邊的情況進(jìn)行視覺性的分析，來加強(qiáng)對(duì)于視覺傳感器性能的掌握。用于防止碰撞等預(yù)警現(xiàn)象，在車道預(yù)警過程中具有其獨(dú)特之處，這也是目前其他技術(shù)傳感器不能實(shí)現(xiàn)的。需要加強(qiáng)對(duì)于圖像傳感器的運(yùn)用和技術(shù)的研發(fā)，可以及時(shí)的對(duì)于周邊環(huán)境進(jìn)行相應(yīng)的感知。

2.2.2 激光雷達(dá)傳感器

激光雷達(dá)傳感器作為無人駕駛傳感器中使用最為強(qiáng)大的一個(gè)傳感器之一，它可以對(duì)于路邊的行人和人物海報(bào)進(jìn)行及時(shí)的區(qū)分。精確的測(cè)量，可以通過三維立體空間的模型，以發(fā)射激光光束的方式來對(duì)于周圍的位置、速度和周圍的環(huán)境進(jìn)行及時(shí)的雷達(dá)預(yù)測(cè)。所預(yù)測(cè)的效率具有精準(zhǔn)度，又具有方向感，在軍事和民用中所應(yīng)用的較為廣泛。激光雷達(dá)傳感器的精密程度較高，它可以自動(dòng)化的形成3D的環(huán)境圖形，在無人駕駛系統(tǒng)使用時(shí)具有重要的作用。使用機(jī)光雷達(dá)，短期可以及時(shí)的對(duì)于汽車運(yùn)行過程中的周圍環(huán)境進(jìn)行預(yù)測(cè)，有效的促進(jìn)汽車無人駕駛過程中的安全性[5]。

2.2.3 毫米波雷達(dá)傳感器

毫米傳感器可以分辨很小的目標(biāo)和實(shí)現(xiàn)多個(gè)目標(biāo)，它具有成像強(qiáng)的特點(diǎn)。由于其自身的體積較小，機(jī)動(dòng)性和隱秘性較好，可以及時(shí)對(duì)周圍環(huán)境進(jìn)行預(yù)測(cè)，同時(shí)也可以增強(qiáng)其環(huán)境的適用性。無人駕駛汽車運(yùn)營(yíng)過程中，對(duì)于這種精確性較高的設(shè)備中配備現(xiàn)有的AI技術(shù)，可以促使毫米波雷達(dá)傳感器，擁有更廣闊的發(fā)展前景，發(fā)揮其獨(dú)特的優(yōu)勢(shì)。除了視覺傳感器之外，這也是現(xiàn)階段汽車為了防止碰撞而使用的必要的傳感器，有助于提升汽車行駛過程中的安全性。

2.2.4 超聲波雷達(dá)傳感器

超聲波雷達(dá)傳感器自身具有成本低，運(yùn)用靈活的特點(diǎn)，它可以短距離的對(duì)于行駛速度進(jìn)行預(yù)測(cè)。如果激光雷達(dá)在車頂上，可以對(duì)于車頂前方的周圍環(huán)境進(jìn)行一定的預(yù)測(cè)，那么對(duì)于汽車底部的環(huán)境就沒有辦法進(jìn)行的預(yù)測(cè)。汽車底部也是形成了一定的區(qū)域的激光雷達(dá)，存在一定的盲區(qū)，沒有辦法進(jìn)行近距離的測(cè)量。它只能進(jìn)行遠(yuǎn)距離的測(cè)量，而這時(shí)候使用超聲波雷達(dá)傳感器，就可以對(duì)于汽車底部進(jìn)行近距離的測(cè)量，尤其是對(duì)于路上、路面出現(xiàn)的小動(dòng)物等，都可以通過超聲波雷達(dá)進(jìn)行及時(shí)的預(yù)防，減少車輛行駛過程中盲區(qū)的存在?？梢酝ㄟ^近距離的測(cè)量，來實(shí)現(xiàn)對(duì)車輛的自動(dòng)?？?，所以對(duì)于車輛周圍進(jìn)行及時(shí)的監(jiān)測(cè)。

2.2.5 聲音傳感器

聲音傳感器是汽車駕駛行駛過程中不可缺少的一個(gè)部分，聲音傳感器中設(shè)置了一個(gè)話筒，其薄膜震動(dòng)就會(huì)使電容產(chǎn)生變化，微小的電容在不斷轉(zhuǎn)換為電壓，通過采集器來傳遞給計(jì)算機(jī)系統(tǒng)?？梢酝ㄟ^振動(dòng)的圖像對(duì)于噪音強(qiáng)度進(jìn)行及時(shí)的測(cè)量，它是未來無人駕駛汽車使用過程中必不可少的一個(gè)環(huán)節(jié)，尤其是對(duì)于商用車和轎車來說，聲音傳感技術(shù)通常情況下是被人們忽視的一種技術(shù)，但是聲音傳感技術(shù)的使用，無論是對(duì)于外部還是內(nèi)部環(huán)境，都可以對(duì)進(jìn)行及時(shí)的監(jiān)測(cè)。

2.3 駕駛輔助系統(tǒng)技術(shù)

無人汽車使用過程中，最主要的一個(gè)傳感技術(shù)就是駕駛輔助系統(tǒng)技術(shù)，可以確保駕駛者對(duì)于周圍的環(huán)境動(dòng)態(tài)進(jìn)行及時(shí)的辨別、偵測(cè)和追蹤。可以讓駕駛者及時(shí)的對(duì)于周圍存在的危險(xiǎn)問題，進(jìn)行及時(shí)的警示和預(yù)示，或者在必要的時(shí)候通過一系列的汽車操作來確保汽車的安全技術(shù)的運(yùn)行。它的使用是較為廣泛的，是系統(tǒng)汽車安全技術(shù)和電子技術(shù)的相互融合，可以對(duì)于周圍環(huán)境進(jìn)行及時(shí)的預(yù)測(cè)，對(duì)于汽車內(nèi)和汽車外的光熱壓力都進(jìn)行檢測(cè)，為駕駛者和環(huán)境狀態(tài)進(jìn)行及時(shí)的監(jiān)察[6]。

3 發(fā)展趨勢(shì)與方向

隨著新技能的不斷發(fā)展，現(xiàn)階段的汽車已經(jīng)不再糾結(jié)于馬力的問題，而是聚焦于傳感器使用方面。無人駕駛技術(shù)研發(fā)以來，對(duì)于傳感器的應(yīng)用技術(shù)的研究是需要不斷的深入，諸如在雷達(dá)距離測(cè)量和通訊延遲以及成像等問題上，都需要進(jìn)行不斷的研發(fā)。在未來幾年傳感技術(shù)將會(huì)取得不斷很多新的進(jìn)步，尤其是對(duì)于力學(xué)傳感器、影像成像傳感器、數(shù)字識(shí)別速度傳感器以及安全防衛(wèi)傳感器等多方面的傳感器都需要進(jìn)行及時(shí)的測(cè)量。盡管現(xiàn)階段來說自動(dòng)駕駛技術(shù)的操作還面臨著一定的挑戰(zhàn)，使人們很難相信自動(dòng)駕駛技術(shù)會(huì)超過人工駕駛技術(shù)。但是隨著科學(xué)技術(shù)的不斷發(fā)展以及傳感器技術(shù)的不斷研發(fā)，對(duì)于汽車行業(yè)來說，自動(dòng)駕駛技術(shù)的研發(fā)中也包含了互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的使用，是一個(gè)集自動(dòng)控制體系，以及視覺計(jì)算機(jī)等多種技術(shù)于一體的智能性控制技術(shù)，無人駕駛技術(shù)的發(fā)展也是衡量一個(gè)國(guó)家綜合實(shí)力的重要指標(biāo)和水準(zhǔn)，相信在未來具有廣闊的發(fā)展前景[7]。

4 結(jié)論

綜上所述，汽車駕駛的環(huán)境是復(fù)雜多樣的，汽車隨著傳感技術(shù)的不斷研發(fā)，也在不斷的進(jìn)步。無人駕駛汽車模擬就是可以促使無人駕駛汽車在平穩(wěn)環(huán)境下運(yùn)行，可以結(jié)合多種傳感器的融合促使汽車形成了大腦系統(tǒng)，可以精確的對(duì)于周圍的環(huán)境進(jìn)行預(yù)測(cè)，代替人發(fā)出安全性的指令。隨著時(shí)代的發(fā)展車用傳感器技術(shù)，需要針對(duì)汽車運(yùn)行過程中的路況進(jìn)行及時(shí)的感知，融合環(huán)境傳感器等多個(gè)傳感器可以給汽車進(jìn)行準(zhǔn)確指令的測(cè)試，通過對(duì)于多傳感器的融合來促使無人駕駛汽車的平穩(wěn)運(yùn)行，必然會(huì)在汽車行業(yè)廣泛運(yùn)用。