多傳感器融合在自動(dòng)駕駛中扮演的角色

智能網(wǎng)聯(lián)汽車(chē)，與自動(dòng)駕駛有什么關(guān)系？

自動(dòng)駕駛核心在于車(chē)，那智能網(wǎng)聯(lián)系統(tǒng)又是什么呢？智能網(wǎng)聯(lián)的載體也是車(chē)，但核心是需要連接的網(wǎng)絡(luò)。一個(gè)是汽車(chē)內(nèi)部的傳感器和智能控制系統(tǒng)構(gòu)成的一張網(wǎng)絡(luò)，另一個(gè)是所有汽車(chē)連接、共享的網(wǎng)絡(luò)。網(wǎng)聯(lián)就是將一臺(tái)車(chē)置身到一張大的網(wǎng)絡(luò)之中，去交換重要的信息，比如位置、路線、速度等信息。智能網(wǎng)聯(lián)系統(tǒng)的發(fā)展目標(biāo)就是通過(guò)汽車(chē)內(nèi)部傳感器和控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)優(yōu)化能夠改善汽車(chē)的安全性和舒適性，使汽車(chē)更加人性化，當(dāng)然終極目標(biāo)是在實(shí)現(xiàn)無(wú)人駕駛。

上次說(shuō)到自動(dòng)駕駛汽車(chē)三大核心輔助系統(tǒng)：環(huán)境感知系統(tǒng)、決策與規(guī)劃系統(tǒng)和控制與執(zhí)行系統(tǒng)，這也是智能網(wǎng)聯(lián)汽車(chē)車(chē)輛本身必須解決的三大關(guān)鍵技術(shù)問(wèn)題。

環(huán)境感知系統(tǒng)在智能網(wǎng)聯(lián)系統(tǒng)里面扮演什么角色？

什么是環(huán)境感知技術(shù)，主要包含哪些內(nèi)容？

環(huán)境感知主要包括三個(gè)方面：傳感器、感知和定位。傳感器包括攝像頭、毫米波雷達(dá)、激光雷達(dá)以及超聲波，不同傳感器被安置在車(chē)輛上，分別發(fā)揮著采集數(shù)據(jù)，識(shí)別顏色、測(cè)量距離等作用。

智能汽車(chē)要想采用傳感器獲得的數(shù)據(jù)去實(shí)現(xiàn)智能駕駛，通過(guò)傳感器獲得的數(shù)據(jù)必須經(jīng)過(guò)（感知）算法處理，匯算成數(shù)據(jù)結(jié)果，實(shí)現(xiàn)車(chē)、路、人等信息交換，使車(chē)輛能夠自動(dòng)分析車(chē)輛行駛的安全還是危險(xiǎn)狀態(tài)，讓車(chē)輛能夠按照人的意愿實(shí)現(xiàn)智能駕駛，最終替代人來(lái)做出決策和無(wú)人駕駛目標(biāo)。

那這里就會(huì)有個(gè)關(guān)鍵技術(shù)問(wèn)題，不同傳感器發(fā)揮的作用不同，多個(gè)傳感器掃描到數(shù)據(jù)如何形成一個(gè)完整的物體圖像數(shù)據(jù)呢？

——多傳感器融合技術(shù)

攝像頭的作用主要是識(shí)別物體顏色，但會(huì)受陰雨天氣的影響；毫米波雷達(dá)能夠彌補(bǔ)攝像頭受陰雨天影響的弊端，能夠識(shí)別距離比較遠(yuǎn)的障礙物，比如行人、路障等，但是不能夠識(shí)別障礙物的具體形狀；激光雷達(dá)可以彌補(bǔ)毫米波雷達(dá)不能識(shí)別障礙物具體形狀的缺點(diǎn)；超聲波雷主要識(shí)別車(chē)身的近距離障礙物，應(yīng)用在車(chē)輛泊車(chē)過(guò)程中比較多。要想融合不同傳感器的收集到外界數(shù)據(jù)為控制器執(zhí)行決策提供依據(jù)，就需要經(jīng)過(guò)多傳感器融合算法處理形成全景感知。

什么是多傳感器融合(融合算法處理），主要有哪些融合算法？

多傳感器融合基本原理就像人腦綜合處理信息的過(guò)程一樣，將各種傳感器進(jìn)行多層次、多空間的信息互補(bǔ)和優(yōu)化組合處理，最終產(chǎn)生對(duì)觀測(cè)環(huán)境的一致性解釋。在這個(gè)過(guò)程中要充分利用多源數(shù)據(jù)進(jìn)行合理支配與使用，而信息融合的最終目標(biāo)則是基于各傳感器獲得的分離觀測(cè)信息，通過(guò)對(duì)信息多級(jí)別、多方面組合導(dǎo)出更多有用信息。這不僅是利用了多個(gè)傳感器相互協(xié)同操作的優(yōu)勢(shì)，而且也綜合處理了其它信息源的數(shù)據(jù)來(lái)提高整個(gè)傳感器系統(tǒng)的智能化。

多傳感器數(shù)據(jù)融合概念最早應(yīng)用于軍事領(lǐng)域，近年來(lái)隨著自動(dòng)駕駛的發(fā)展，各種雷達(dá)運(yùn)用于車(chē)輛做目標(biāo)的檢測(cè)。因?yàn)椴煌膫鞲衅鞫即嬖跀?shù)據(jù)準(zhǔn)確性的問(wèn)題，那么最終融合的數(shù)據(jù)該如何判定？比如激光雷達(dá)報(bào)告前車(chē)距離是5m，毫米波雷達(dá)報(bào)告前車(chē)距離是5.5m，攝像頭判定前車(chē)距離是4m，最終中央處理器該如何判斷。那就需要一套多數(shù)據(jù)融合的算法來(lái)解決這個(gè)問(wèn)題。

多傳感器融合的常用方法分為兩大類(lèi)：隨機(jī)和人工智能。AI類(lèi)主要是模糊邏輯推理和人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)方法；隨機(jī)類(lèi)方法主要有貝葉斯濾波、卡爾曼濾波等算法。目前汽車(chē)融合感知主要采用隨機(jī)類(lèi)融合算法。

自動(dòng)駕駛汽車(chē)融合感知算法課程主要采用卡爾曼濾波算法，利用線性系統(tǒng)狀態(tài)方程，通過(guò)系統(tǒng)輸入輸出觀測(cè)數(shù)據(jù)，對(duì)系統(tǒng)狀態(tài)進(jìn)行最優(yōu)估計(jì)的算法，它是目前解決絕大部分問(wèn)題都是最優(yōu)、效率最高的的方法。

多傳感器需要進(jìn)行融合算法處理，企業(yè)相應(yīng)就會(huì)需要融合感知類(lèi)的算法工程師去解決多傳感器融合的問(wèn)題，融合感知類(lèi)的絕大多數(shù)的崗位要求都是需要能夠掌握多種傳感器的工作原理及信號(hào)的數(shù)據(jù)特征，能夠掌握融合算法進(jìn)行軟件開(kāi)發(fā)以及傳感器標(biāo)定算法能力以及點(diǎn)云數(shù)據(jù)處理、深度學(xué)習(xí)檢測(cè)算法等等。

環(huán)境感知的的第三部分內(nèi)容——定位（slam）

Slam叫做同步定位和制圖，是假設(shè)場(chǎng)景是靜態(tài)情況下通過(guò)攝像機(jī)的運(yùn)動(dòng)來(lái)獲取圖像序列并得到場(chǎng)景3-D結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)，這是計(jì)算機(jī)視覺(jué)的重要任務(wù)，攝像機(jī)獲得的數(shù)據(jù)經(jīng)過(guò)算法處理也就是視覺(jué)slam。

環(huán)境感知定位方法除了視覺(jué)slam，還有激光雷達(dá)slam、GPS/IMU和高精地圖。這些傳感器獲得的數(shù)據(jù)都是需要經(jīng)過(guò)算法的處理才能形成數(shù)據(jù)結(jié)果為自動(dòng)駕駛決策提供位置信息依據(jù)。

所以想要從事環(huán)境感知方向的工作，不僅可以選擇融合感知算法崗位，還可以選擇slam方向。選擇轉(zhuǎn)崗感知算法類(lèi)工作也是個(gè)不錯(cuò)的選擇，專(zhuān)業(yè)熱門(mén)，薪資高，當(dāng)然入門(mén)學(xué)習(xí)相比運(yùn)動(dòng)控制算法工程師課程需要一定的高等數(shù)學(xué)基礎(chǔ)，課程難度中等。

多傳感器融合算法，目前不僅僅應(yīng)用在自動(dòng)駕駛領(lǐng)域，還應(yīng)用在機(jī)器人領(lǐng)域，對(duì)于就業(yè)來(lái)說(shuō)是個(gè)一大的契機(jī)。

審核編輯：郭婷