無(wú)人駕駛中的各種感知傳感器應(yīng)用

無(wú)人駕駛感知傳感器包括：攝像頭、激光雷達(dá)、毫米波雷達(dá)、超聲波雷達(dá)。

1、攝像頭

攝像頭可分為數(shù)字?jǐn)z像頭和模擬攝像頭兩大類。數(shù)字?jǐn)z像頭可以將視頻采集設(shè)備產(chǎn)生的模擬視頻信號(hào)轉(zhuǎn)換成數(shù)字信號(hào)，進(jìn)而將其儲(chǔ)存在計(jì)算機(jī)里。模擬攝像頭捕捉到的視頻信號(hào)必須經(jīng)過特定的視頻捕捉卡將模擬信號(hào)轉(zhuǎn)換成數(shù)字模式，并加以壓縮后才可以轉(zhuǎn)換到計(jì)算機(jī)上運(yùn)用。數(shù)字?jǐn)z像頭可以直接捕捉影像，然后通過串、并口或者USB接口傳到計(jì)算機(jī)里。

分辨率：用于度量位圖圖像內(nèi)數(shù)據(jù)量多少的一個(gè)參數(shù)，通常表示成dpi(dot per inch,每英寸點(diǎn))。簡(jiǎn)單地說(shuō)，攝像頭的分辨率是指攝像頭解析圖象的能力，也即攝像頭的影像傳感器的像素?cái)?shù)。

攝像頭的工作原理大致為景物通過鏡頭(LENS)生成的光學(xué)圖像投射到圖像傳感器表面上，然后轉(zhuǎn)為電信號(hào)，經(jīng)過A/D [1] (模數(shù)轉(zhuǎn)換)轉(zhuǎn)換后變?yōu)閿?shù)字圖像信號(hào)，再送到數(shù)字信號(hào)處理芯片(DSP)中加工處理，再通過USB接口傳輸?shù)?a target="_blank">電腦中處理，通過顯示器就可以看到圖像了。

圖像格式：RGB24，420是最常用的兩種圖像格式。RGB24：表示R、G、B三種顏色各8bit，最多可表現(xiàn)256級(jí)濃淡，從而可以再現(xiàn)256*256*256種顏色。

2、激光雷達(dá)

激光雷達(dá)是以發(fā)射激光束探測(cè)目標(biāo)的位置、速度等特征量的雷達(dá)系統(tǒng)。激光雷達(dá)是激光技術(shù)與現(xiàn)代光電探測(cè)技術(shù)結(jié)合的先進(jìn)探測(cè)方式,由發(fā)射系統(tǒng)、接收系統(tǒng) 、信息處理等部分組成。

工作原理是向目標(biāo)發(fā)射探測(cè)信號(hào)(激光束),然后將接收到的從目標(biāo)反射回來(lái)的信號(hào)(目標(biāo)回波)與發(fā)射信號(hào)進(jìn)行比較,作適當(dāng)處理后,就可獲得目標(biāo)的有關(guān)信息,如目標(biāo)距離、方位、高度、速度、姿態(tài)、甚至形狀等參數(shù),從而對(duì)飛機(jī)、導(dǎo)彈等目標(biāo)進(jìn)行探測(cè)、跟蹤和識(shí)別。它由激光發(fā)射機(jī)、光學(xué)接收機(jī)、轉(zhuǎn)臺(tái)和信息處理系統(tǒng)等組成，激光器將電脈沖變成光脈沖發(fā)射出去，光接收機(jī)再把從目標(biāo)反射回來(lái)的光脈沖還原成電脈沖，送到顯示器。

激光雷達(dá)(LIDAR)是一種集激光，全球定位系統(tǒng)(GPS)和慣性導(dǎo)航系統(tǒng)(INS)三種技術(shù)與一身的系統(tǒng)，用于獲得數(shù)據(jù)并生成精確的地面數(shù)字高程模型(DEM)。LIDAR系統(tǒng)的精確度除了激光本身因素，還取決于激光、GPS及慣性測(cè)量單元(IMU)三者同步等內(nèi)在因素。

根據(jù)激光測(cè)距原理計(jì)算，就得到從激光雷達(dá)到目標(biāo)點(diǎn)的距離，脈沖激光不斷地掃描目標(biāo)物，就可以得到目標(biāo)物上全部目標(biāo)點(diǎn)的數(shù)據(jù)，用此數(shù)據(jù)進(jìn)行成像處理后，就可得到精確的三維立體圖像。激光雷達(dá)的主要應(yīng)用于跟蹤，成像制導(dǎo)，三維視覺系統(tǒng)，測(cè)風(fēng)，大氣環(huán)境監(jiān)測(cè)，主動(dòng)遙感等方向。

激光雷達(dá)具有高精度、高分辨率的優(yōu)勢(shì)，同時(shí)具有建立周邊3D模型的前景。

車載激光雷達(dá)又稱車載三維激光掃描儀，是一種移動(dòng)型三維激光掃描系統(tǒng)。其工作原理就是通過不斷向周圍目標(biāo)發(fā)射探測(cè)信號(hào)(激光束),并接收返回的信號(hào)（目標(biāo)回波）來(lái)計(jì)算和描述被測(cè)量物理的有關(guān)信息，如目標(biāo)距離、方位、高度、姿態(tài)、形狀等參數(shù)，以達(dá)到動(dòng)態(tài)3D掃描的目的。

激光雷達(dá)線束越多，視線越密集，測(cè)量的精準(zhǔn)度、分辨率和安全性也就越高。而車載激光雷達(dá)也普遍采用多個(gè)激光發(fā)射器和接收器，來(lái)建立三維點(diǎn)云圖。車載激光雷達(dá)也并非沒有缺點(diǎn)，容易受天氣影響便是其天生缺陷。

但毫米波雷達(dá)穿透煙、霧、灰塵的能力強(qiáng)（波長(zhǎng)越長(zhǎng)，穿透性越強(qiáng)），類似于，汽車的鹵素大燈與氙氣大燈的區(qū)別，雖然都覺得氙氣燈比鹵素?zé)舾呒?jí)一些，但在雨雪、霧霾等能見度低的天氣里，鹵素大燈穿透性卻更好。

3、毫米波雷達(dá)

毫米波雷達(dá)是工作在毫米波波段探測(cè)的雷達(dá)。通常毫米波是指30～300GHz頻域(波長(zhǎng)為1～10mm)的。毫米波的波長(zhǎng)介于微波和厘米波之間，因此毫米波雷達(dá)兼有微波雷達(dá)和光電雷達(dá)的一些優(yōu)點(diǎn)。

同厘米波導(dǎo)引頭相比，毫米波導(dǎo)引頭具有體積小、質(zhì)量輕和空間分辨率高的特點(diǎn)。與紅外、激光、電視等光學(xué)導(dǎo)引頭相比，毫米波導(dǎo)引頭穿透霧、煙、灰塵的能力強(qiáng)，具有全天候(大雨天除外)全天時(shí)的特點(diǎn)。另外，毫米波導(dǎo)引頭的抗干擾、反隱身能力也優(yōu)于其他微波導(dǎo)引頭 。

毫米波雷達(dá)能分辨識(shí)別很小的目標(biāo)，而且能同時(shí)識(shí)別多個(gè)目標(biāo)；具有成像能力，體積小、機(jī)動(dòng)性和隱蔽性好，在戰(zhàn)場(chǎng)上生存能力強(qiáng)。毫米波與光波相比傳播時(shí)的衰減小，受自然光和熱輻射源影響小。

4、超聲波雷達(dá)

超聲波測(cè)距原理是在超聲波發(fā)射裝置發(fā)出超聲波，它的根據(jù)是接收器接到超聲波時(shí)的時(shí)間差，與雷達(dá)測(cè)距原理相似。超聲波發(fā)射器向某一方向發(fā)射超聲波，在發(fā)射時(shí)刻的同時(shí)開始計(jì)時(shí)，超聲波在空氣中傳播，途中碰到障礙物就立即返回來(lái)，超聲波接收器收到反射波就立即停止計(jì)時(shí)。

超聲波發(fā)生器可以分為兩大類：一 類是用電氣方式產(chǎn)生超聲波，一類是用機(jī)械方式產(chǎn)生超聲波。

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