傳感器融合技術(shù)

簡(jiǎn)單地說(shuō)，傳感器融合就是將多個(gè)傳感器獲取的數(shù)據(jù)、信息集中在一起綜合分析以便更加準(zhǔn)確可靠地描述外界環(huán)境，從而提高系統(tǒng)決策的正確性。

傳感器各有優(yōu)劣，難以互相替代，未來(lái)要實(shí)現(xiàn)自動(dòng)駕駛，是一定需要多個(gè)傳感器相互配合共同構(gòu)成汽車的感知系統(tǒng)的。不同傳感器的原理、功能各不相同，在不同的使用場(chǎng)景里可以發(fā)揮各自優(yōu)勢(shì)。

多傳感器融合是人工智能未來(lái)趨勢(shì)

多個(gè)同類或不同類傳感器分別獲得不同局部和類別的信息，這些信息之間可能相互補(bǔ)充，也可能存在冗余和矛盾，而控制中心最終只能下達(dá)唯一正確的指令，這就要求控制中心必須對(duì)多個(gè)傳感器所得到的信息進(jìn)行融合，綜合判斷。

隨著機(jī)器人技術(shù)的不斷發(fā)展，智能化已成為機(jī)器人技術(shù)的發(fā)展趨勢(shì)，而傳感器技術(shù)則是實(shí)現(xiàn)智能化的基礎(chǔ)之一。

多傳感器融合技術(shù)理念

由于單一傳感器獲得的信息有限，且還要受到自身品質(zhì)和性能的影響，因此智能機(jī)器人通常配有數(shù)量眾多的不同類型的傳感器，以滿足探測(cè)和數(shù)據(jù)采集的需要。若對(duì)各傳感器采集的信息進(jìn)行單獨(dú)、孤立地處理，不僅會(huì)導(dǎo)致信息處理工作量的增加，而且，割斷了各傳感器信息間的內(nèi)在聯(lián)系，丟失了信息經(jīng)有機(jī)組合后可能蘊(yùn)含的有關(guān)環(huán)境特征，造成信息資源的浪費(fèi)，甚至可能導(dǎo)致決策失誤。為了解決上述問(wèn)題人們提出了多傳感器融合技術(shù)。

多傳感器融合又稱多傳感器信息融合，有時(shí)也稱作多傳感器數(shù)據(jù)融合，于1973年在美國(guó)國(guó)防部資助開發(fā)的聲納信號(hào)處理系統(tǒng)中被首次提出，它是對(duì)多種信息的獲取、表示及其內(nèi)在聯(lián)系進(jìn)行綜合處理和優(yōu)化的技術(shù)。它從多信息的視角進(jìn)行處理及綜合，得到各種信息的內(nèi)在聯(lián)系和規(guī)律，從而剔除無(wú)用的和錯(cuò)誤的信息，保留正確的和有用的成分，最終實(shí)現(xiàn)信息的優(yōu)化，也為智能信息處理技術(shù)的研究提供了新的觀念。

多傳感器融合技術(shù)有多精確

簡(jiǎn)單的傳感器融合不外乎就是每個(gè)傳感器的數(shù)據(jù)能大致在空間跟時(shí)間上能得到對(duì)齊。而整個(gè)多傳感器融合技術(shù)的核心就在于高精度的時(shí)間以及空間同步。精度到什么量級(jí)呢？

舉個(gè)栗子，比如時(shí)間上能得到10的-6次方，空間上能得到在一百米外3到5厘米的誤差，這是一個(gè)典型的技術(shù)指標(biāo)。

當(dāng)然，多傳感器同步技術(shù)的難度與時(shí)間和空間的要求是一個(gè)指數(shù)級(jí)的增加。在百米外能得到3cm的空間精度，換算成角度是0.015度左右。

大家也知道在無(wú)人駕駛當(dāng)中，毫米波雷達(dá)、相機(jī)、激光雷達(dá)和超聲波都是完全不同的傳感器，讓他們?cè)跁r(shí)域跟空域上得到這樣的精度是非常難的，需要對(duì)機(jī)器人技術(shù)以及機(jī)器學(xué)習(xí)優(yōu)化技術(shù)有非常深的理解。

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也是依靠傳感器來(lái)實(shí)現(xiàn)的。

多傳感器融合技術(shù)使用方式

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(lái)，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(guò)而不斷增加，例如在美國(guó)，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(guó)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(zhǎng)了消費(fèi)者對(duì)它們的需求。

ADAS如何實(shí)現(xiàn)突破限制

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(guò)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(guò)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(guò)，你還可以突破限制，實(shí)現(xiàn)更多功能——參見圖1。