自動駕駛和雷射雷達-lbeo

Lbeo的全稱是Lbeo Automotive Systems GmbH,是一家德國的智能駕駛激光雷達系統供應商,既可以提供激光雷達硬件,也可以提供配套的軟件算法。Ibeo為自己的激光雷達產品提供點雲處理和軟件算法,目前支持車道標線、目標物識別,支持的目標物分類包括乘用車、卡車、自行車和行人。

自動駕駛和激光雷達-lbeo

激光雷達的線束越多越好麼

激光雷達線束越多就需要更多的能量來發射所有的激光,使用多線數激光雷達會存在能量的問題,供電的電池很快就會耗盡;會存在散熱問題;會存在計算資源能力上限的問題,這些數據用於傳感器融合時,數據量非常龐大。機械旋轉式的多線激光雷達是實現高分辨率探測的一種方法,但從車規和降成本方面考慮,是有瓶頸的。

與人開車類似,當你開車的時候,你的集中觀察的區域大約是5度,只要有5度你就能知道發生了什麼。如果有一輛車快速地從路邊切入,我問你那是一輛什麼車,你可能並不知道具體是什麼車。但是你可以感覺到有一輛車突然開過來,你可以看到一個影子,並且根據影子變化採取行動。所以適用於自動駕駛的激光雷達,可以智能鎖定那些會對本車產生影響的目標物,再把足夠多的分辨率分給這個目標物。探測的目標可能很小,比如路上的石頭,有時候是一個大卡車。對於大卡車,我們自然不需要那麼多的線數,對於路上的石頭,如果我知道它在那裡,我就可以把探測區域集中在那麼一小塊,而不需要全環境360度的探測,這種360度3D探測方式下,會有很大的探測區域是天空。

Lebo認為下一代激光雷達——固態3D激光雷達。

自動駕駛需要原始數據層的融合

攝像頭、激光雷達、毫米波雷達這三個核心傳感器各自提取目標,然後不同傳感器間比對,得出一個結果的稱為目標級別融合。這種融合方式的問題在於——當不同傳感器各自生成目標時,和目標無關的數據就會被丟掉。但實際上這些被過濾掉的原始數據可能包含有意義的特性信息,可以跟其他傳感器數據融合,幫助做出更準確的判斷。

自動駕駛和激光雷達-lbeo

上圖中因為角度的問題,每個傳感器看到的紅球數量是不一樣的。1號傳感器檢測到一個物體,2號傳感器檢測到兩個物體。於是在傳感器融合時出現了無法判斷的情況。

傳感器融合結果準確與否,很大程度上取決於各個傳感器對自己侷限性的認識。這些侷限性可能包括其他物體的干擾,或者是有隱藏的部分,也可能來自於天氣條件的干擾等,因為雷達、激光雷達等在雨天或者霧天的表現各不相同。每個傳感器都應該上報自己的侷限性,最終,這就意味著每個傳感器提供的信息,包括原始數據,其實就是可能性的問題了。

之後,如果有某個固定的標準,每個傳感器能夠提供包括點雲、可能性、可靠性在內相似的信息,你就能據此建立一個數學模型,但該數學模型輸出的結果依然只是對目標物體可能性的一種描述,但這已經是一種生成環境模型很好的方式了。這意味著,最後就不存在上述實驗可能出現的,到底是一個物體還是兩個物體的爭議了。但問題在於,這樣的數學模型是非常複雜的。絕大多數人在進行傳感器融合時,一般開始採取的都是傳統的方法。即你可能最開始只有一個雷達,緊接著有攝像頭加入,這個時候就要融合雷達和傳感器的數據。你可能發現了兩種傳感器提供數據有分歧,但通常人們是基於具體的使用案例來解決存在的爭議的,比如在這個案例中我們主要參考攝像頭的數據,因為雷達的數據並沒有更可靠,結果就是隨著傳感器數量的增加,你就無法建立持續性的數學模型,因為它是基於不斷進化這個基礎產生的。如果採用這個方法來進行傳感器融合的話,你可能永遠都無法實現L5級的自動駕駛。

那麼採取其他截然不同的方法呢?

你首先需要先建立一個數學模型,然後再根據這個數學模型來設計傳感器,但不是很多公司會選擇這種方法。因為一旦建立了數學模型之後,你就定義了接口(interface),即使有某個傳感器失能,你完全可以選擇對這些傳感器的數據不予理會。


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