1.1.2 智能網聯汽車環境感知傳感器

自動駕駛汽車在傳統汽車的基礎上擴展了視覺感知功能、實時相對地圖功能、高速規劃與控制功能，增加了全球定位系統天線、工業級計算機、GPS接收機、雷達等核心軟硬件。環境感知系統通過各種傳感器采集周圍環境基本信息，是自動駕駛的基礎，主要包括毫米波雷達、激光雷達、超聲波傳感器、視覺傳感器等。

環境感知是通過安裝在智能網聯汽車上的智能傳感器或V2X技術，對道路、車輛、行人、交通標志、交通信號燈等進行檢測和識別，主要應用于先進駕駛輔助系統（ADAS）和自動駕駛系統（ADS），保障智能網聯汽車安全、準確到達目的地。

1.超聲波傳感器

超聲波傳感器是利用超聲波的特性，將超聲波信號轉換成其他能量信號的傳感器，具有頻率高、波長短、繞射現象小等特點，對液體、固體的穿透性較強，用于自動駕駛汽車可幫助車輛探測外部環境并指導車輛對此做出適當的反應。超聲波傳感器能夠發出高于人類聽覺水平的高頻聲音。

超聲波傳感器初期主要用于車輛制動輔助系統和倒車雷達，用來檢測障礙物以避免碰撞和擦蹭，目前已被研究應用在自動泊車和自動制動系統中。

自動泊車輔助系統利用超聲波傳感器提供的停車區信息和車輛位置，控制汽車節氣門、制動器和轉向，從而完成車庫停車和側方位自動泊車。泊車傳感器通過聲吶技術來計算與目標物體的距離或方向，汽車制造商通過在后保險杠上安置2～4顆傳感器來部署自動泊車系統，這樣可以確保探測距離在2～2.5m，并將測量到的距離用蜂鳴聲傳達給駕駛人。

超聲波自動制動系統是通過松開加速踏板同時采取制動來避免前側碰撞，放置在汽車車頭的超聲波傳感器會發射超聲波，在接收到前面物體的反射波后確定汽車與物體之間的距離，進而通過伺服電機自動控制汽車制動系統。

2.毫米波雷達

毫米波雷達利用無線電波對物體進行探測和定位。

現在的車載毫米波雷達系統主要有用于中短測距的24GHz雷達和長測距的77GHz雷達2種，其中77GHz的優勢主要在于距離和速度測定的準確性，此外其角分辨率也更加精準。毫米波雷達可有效提取景深及速度信息，識別障礙物，有一定的穿透霧、煙和灰塵的能力，但在環境障礙物復雜的情況下，由于毫米波依靠電磁波定位，因此電磁波出現漫反射時，漏檢率和誤差率比較高；固態雷達芯片系統很常見，體積小，價格低廉。它們具有良好的頻率范圍，但與其他傳感器相比，分辨率更差。固態雷達芯片系統在明暗條件下同樣能夠很好地探測和定位。77GHz系統受霧、雨和雪的干擾影響較小。

車載毫米波雷達無法進行顏色、對比度或光學字符識別，但在測定當前交通場景中目標的相對速度方面非常準確且時效性高。

3.激光雷達

激光雷達依靠的是激光而不是無線電波。除了激光發射器，這套系統還需要一個敏感的接收器。激光雷達系統能探測靜態和動態物體，并提供被探測物的高分辨率的幾何圖像、距離圖像和速度圖像。

激光雷達目前是大而昂貴的系統，必須安裝在車輛外面。其可分為單線和多線激光雷達，多線激光雷達可以獲得極高的速度、距離和角度分辨率，形成精確的3D地圖，是智能駕駛汽車發展的技術路線，但是成本較高，也容易受到惡劣天氣和煙霧環境的影響。按照有無機械旋轉部件，激光雷達也可分為機械環繞式激光雷達、固態激光雷達和混合固態激光雷達三種。機械環繞式激光雷達帶有控制激光發射角度的旋轉部件，而固態激光雷達則無需機械旋轉部件，主要依靠電子部件來控制激光發射角度。由于內部結構有所差別，三種激光雷達的大小也不盡相同，機械環繞式激光雷達體積更大，總體來說價格更為昂貴，但測量精度相對較高。而固態激光雷達尺寸較小，成本低，但測量精度相對會低一些?；旌瞎虘B激光雷達介于兩者之間。目前，固態激光雷達已初步實現了量產，是未來發展趨勢。

與其他雷達相比，激光雷達在所有光線條件下都能很好地工作，但激光雷達無法檢測顏色或對比度，也無法提供光學字符識別功能。在汽車行業，激光雷達是個相對較新的系統，正越來越受歡迎。谷歌的自動駕駛汽車解決方案使用激光雷達作為主要傳感器，但也使用其他傳感器。

激光雷達在工業和軍事領域已經應用。但是由于激光雷達擁有360°全景視角的復雜機械透鏡系統，單個成本高達數萬美元。因此，激光雷達暫時還不能像毫米波雷達一樣在汽車產業大規模部署。

4.視覺傳感器

視覺傳感器是指利用光學元件和成像裝置獲取外部環境圖像信息的儀器，通常用圖像分辨率來描述視覺傳感器的性能。視覺傳感器的精度不僅與分辨率有關，而且同被測物體的檢測距離相關。被測物體距離越遠，其絕對的位置精度越差。

視覺傳感器成本低、體積小且分辨率高。與其他傳感器不同，視覺傳感器具有顏色、對比度和光學字符識別功能，但受光線條件影響，其探測范圍和性能會隨著光線水平變暗而降低。

通過對采集圖像進行計算機算法分析，車載攝像頭能夠識別行人、自行車、機動車、車道線、路牌、信號燈等環境信息，進而支撐實現車道保持輔助、車道偏離預警、前向碰撞預警、行人碰撞預警、全景泊車、駕駛人疲勞預警等功能。