自動(dòng)泊車、公路巡航控制和自動(dòng)緊急制動(dòng)等自動(dòng)駕駛汽車功能在很大程度上是依靠傳感器來實(shí)現(xiàn)的。重要的不僅僅是傳感器的數(shù)量或種類，它們的使用方式也同樣重要。目前，大多數(shù)路面上行駛車輛內(nèi)的ADAS都是獨(dú)立工作的，這意味著它們彼此之間幾乎不交換信息。只有把多個(gè)傳感器信息融合起來，才是實(shí)現(xiàn)自動(dòng)駕駛的關(guān)鍵。

現(xiàn)在路面上的很多汽車，甚至是展廳內(nèi)的很多新車，內(nèi)部都配備有基于攝像頭、雷達(dá)、超聲波或LIDAR等不同傳感器的先進(jìn)駕駛員輔助系統(tǒng)（ADAS）。

這些系統(tǒng)的數(shù)量將會(huì)隨著新法案的通過而不斷增加，例如在美國，就有強(qiáng)制要求安裝后視攝像頭的法案。此外，諸如車險(xiǎn)打折優(yōu)惠和美國公路交通安全管理局（NHTSA）、歐洲新車安全評(píng)鑒協(xié)會(huì)（Euro-NCAP）等機(jī)構(gòu)做出的汽車安全評(píng)級(jí)正在使某些系統(tǒng)成為汽車的強(qiáng)制功能；另一方面，這也助長了消費(fèi)者對(duì)它們的需求。

諸如自動(dòng)泊車、公路巡航控制和自動(dòng)緊急制動(dòng)的自動(dòng)駕駛汽車功能也在很大程度上依靠傳感器來實(shí)現(xiàn)。重要的不僅僅是傳感器的數(shù)量或種類，它們的使用方式也同樣重要。目前，大多數(shù)路面上行駛車輛內(nèi)的ADAS都是獨(dú)立工作的，這意味著它們彼此之間幾乎不交換信息。（沒錯(cuò)，某些高端車輛具有非常先進(jìn)的自動(dòng)駕駛功能，不過這些功能還未普及）。后視攝像頭、環(huán)視系統(tǒng)、雷達(dá)和前方攝像頭都有它們各自的用途。通過將這些獨(dú)立的系統(tǒng)添加到車輛當(dāng)中，可以為駕駛員提供更多信息，并且實(shí)現(xiàn)自動(dòng)駕駛功能。不過，你還可以突破限制，實(shí)現(xiàn)更多功能——參見圖1。

圖1：ADAS以汽車內(nèi)單個(gè)、獨(dú)立的功能存在。

傳感器融合

僅僅通過多次使用相同種類的傳感器無法克服每種傳感器的缺點(diǎn)。反之，我們需要將來自不同種類傳感器的信息組合在一起。工作在可見光譜范圍內(nèi)的攝像頭CMOS芯片在濃霧、下雨、刺眼陽光和光照不足的情況下會(huì)遇到麻煩。而雷達(dá)缺少目前成像傳感器所具有的高分辨率。我們可以在每種傳感器中找到諸如此類的優(yōu)缺點(diǎn)。

傳感器融合這一想法的偉大之處在于獲得不同傳感器和傳感器種類的輸入內(nèi)容，并且使用組合在一起的信息來更加準(zhǔn)確地感知周圍的環(huán)境。相對(duì)于獨(dú)立系統(tǒng)，這樣可以做出更好、更安全的決策。雷達(dá)也許不具有光傳感器所具有的分辨率，不過它在測(cè)距和穿透雨、雪和濃霧方面具有很大優(yōu)勢(shì)。這些天氣條件或光照不足的惡劣情況不利于攝像頭發(fā)揮作用，不過攝像頭能夠分辨顏色（可以想一想街道指示牌和路標(biāo)），并且具有很高的分辨率。目前路面上圖像傳感器的分辨率已經(jīng)達(dá)到1百萬像素。在未來幾年內(nèi)，圖像傳感器的發(fā)展趨勢(shì)將是2百萬，甚至4百萬像素。

雷達(dá)和攝像頭是兩項(xiàng)傳感器技術(shù)完美融合、互為補(bǔ)充的典范。采用這種方法的融合系統(tǒng)所實(shí)現(xiàn)的功能要遠(yuǎn)超這些獨(dú)立系統(tǒng)能夠?qū)崿F(xiàn)的功能總和。使用不同的傳感器種類可以在某一種傳感器全都出現(xiàn)故障的環(huán)境條件下，額外提供一定冗余度。這種錯(cuò)誤或故障可能是由自然原因（諸如一團(tuán)濃霧）或是人為現(xiàn)象（例如對(duì)攝像頭或雷達(dá)的電子干擾或人為干擾）導(dǎo)致。即使是在一個(gè)傳感器失效的情況下，這樣的傳感器融合系統(tǒng)也可以保持某些基本或緊急的功能。完全借助報(bào)警功能，或者讓駕駛員時(shí)刻做好準(zhǔn)備，從而接管對(duì)車輛的控制，系統(tǒng)故障也許就不那么嚴(yán)重了。然而，高度和完全自動(dòng)駕駛功能必須提供充足的時(shí)間讓駕駛員重新獲得對(duì)車輛的控制。在這段駕駛員接管車輛控制之前的時(shí)間范圍內(nèi)，控制系統(tǒng)需要保持對(duì)車輛最低限度的控制。

傳感器融合系統(tǒng)示例

傳感器融合的復(fù)雜程度有所不同，并且數(shù)據(jù)的類型也不一樣。兩個(gè)基本的傳感器融合示例是：a）后視攝像頭加上超聲波測(cè)距；b）前方攝像頭加上多模式前置雷達(dá)——參見圖2?，F(xiàn)在，我們可以通過對(duì)現(xiàn)有系統(tǒng)進(jìn)行輕微更改和/或通過增加一個(gè)單獨(dú)的傳感器融合控制單元來對(duì)其進(jìn)行實(shí)現(xiàn)。