雨量傳感器的工作原理解析

一箇舊金山的網友近日在網上稱“我住在一個用於自動駕駛測試的停車場旁邊,最近我才意識到,當我靠近使用激光雷達的汽車時,它會觸發我的雨量傳感器,雨刮器開始運轉。之前也發生了幾次,最近我才把這件事跟激光雷達聯繫上。這似乎是意外的Bug。有人對這件事瞭解嗎?”

對於激光雷達,每個研究自動駕駛的人都很瞭解,基本原理就是由激光器發射出的脈衝激光由空中入射到地面上,打到樹上、道路上、汽車車輛上,引起散射。一部分光波會經過反射返回到激光雷達的接收器中,根據計時器記錄下來的脈衝信號時間差來測算目標的距離,形成對周圍世界的感知。


雨量傳感器的工作原理解析


雨量傳感器的工作原理解析

它能影響到雨量傳感器嗎?我們再看看雨量傳感器是什麼原理。

雨量傳感器主要是用來檢測是否下雨及雨量的大小。當汽車在雨雪天等惡劣天氣下行車時,由雨量傳感器向域控制器報告,由控制器驅動雨刷、車燈、車窗完成對雨天的預警動作,理論上說這屬於一種ADAS功能。

為確保駕駛員在雨天有良好的視線,在下雨天,當傳感器檢測到有雨水落到了擋風玻璃上,就對雨刷發出指令使其開始工作,車的前擋風玻璃上的雨水即被清除了。且智能控制系統探測並分析雨刮器的刮雨頻率,提高駕駛員的視覺效果,保證了視線通暢,確保行車安全。


雨量傳感器的工作原理解析

常見的雨量傳感器主要有流量式雨量傳感器、靜電式雨量傳感器、壓電式雨量傳感器,紅外線式雨滴傳感器。當然,也有比較特別的,比如特斯拉用圖像視覺去判斷下雨天。

其中,流量式、靜電式、壓電式雨量傳感器都有水滴的物理特性強相關,受激光脈衝的影響影響的可能性較小,根據網友的描述,如果有影響猜測可能是紅外線式雨滴傳感器。

這種傳感器是依靠發光二極管發出的光經過透鏡系統調整後,成平行光狀態照射到擋風玻璃上;當玻璃乾燥時、光線將發生全反射,並經過透鏡系統成平行光狀態被接收器件接收,輸出最大值100%;當玻璃上有雨水、雨滴時,由於折射率改變,光線將不能發生全反射,而是視水滴面積大小發生部分反射,此時接收管只收到部分信號,按照百分率比值能夠計算出雨量大小。

該傳感器受背景光的干擾,光電轉換信號弱,信號易被噪聲淹沒,而與工作中的激光雷達接觸時,會有一定的概率對傳感器產生信號噪聲,讓其產生錯誤的響應。

基於光強變化的傳感器安裝在汽車擋風玻璃內側,不與雨水直接接觸,在擋風玻璃的保護下,能夠長期穩定工作,所以紅外散射式雨量傳感器正成為主流的產品,而帶有激光雷達的車輛畢竟還未普及,所以平時生活中很少會發生這個網友的事情。

可見,ADAS向自動駕駛過渡的過程中,多模塊功能的融合上還要考慮得更加周全,才不會發生不必要的“衝突”。

談到雨量傳感器,就不得不提特斯拉的視覺識別雨滴的方案,Tesla Autopilot可以通過圖像識別技術識別潮溼的天氣,然後在必要時打開雨刮器。這種方案看似更智能,其實也並不可靠。根據騰訊科恩實驗室的研究,通過在物理世界中巧妙地生成了一張圖像,系統將受到干擾並返回“不正確”結果,然後尷尬地打開了雨刮器。


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