谷歌无人驾驶汽车装用的雷达传感器

谷歌无人驾驶汽车装用的雷达传感器

董 辉

【摘 要】摘要：叙述谷歌无人驾驶汽车用激光雷达传感器与自动制动系统用车载毫米波雷达传感器，阐述恩智浦半导体公司试制的77GHz频段车载毫米波雷达用收发器。 【期刊名称】汽车电器 【年(卷),期】2017(000)006 【总页数】3

【关键词】无人驾驶汽车；雷达传感器；车载毫米波雷达

1 谷歌公司无人驾驶汽车的概述

谷歌无人驾驶汽车（以下简称谷歌车）项目是塞巴斯蒂安-特龙（Sebastian Thrun）的智慧结晶。塞巴斯蒂安-特龙是斯坦福大学人工智能试验室的主任，谷歌工程师，是谷歌街景地图服务的创造者之一。

2005年，塞巴斯蒂安-特龙领导一个由斯坦福学生和教师组成的团队，设计了斯坦利机器人汽车，该车在由美国国防部高级研究计划局（DARPA）举办的第2届“挑战”（Grand Challenge）大赛中夺冠。斯坦利机器人汽车在沙漠中行驶超过212.43 km （132英里），因此赢得了由五角大楼颁发的200万美元奖金。这支由15位工程师组成的团队继续投身于此项目，谷歌公司另外聘请了至少12人观察汽车行驶状况，这些人均没有不良驾驶记录，薪酬15 $/h甚至更多。谷歌在此项目中使用了6辆普锐斯和1辆奥迪TT。

谷歌无人驾驶汽车已经行驶超过32.18万km（20万英里）。技术人员表示：谷歌无人驾驶汽车通过摄像机、雷达传感器和激光测距仪来“看到”其他车辆，

并使用详细的地图来进行导航。手动驾驶车辆收集来的信息是如此巨大，必须将这些信息进行处理转换，谷歌数据中心将这一切变成了可能。所面临的难题是自动驾驶汽车和有人驾驶的汽车如何共处而不引起交通事故的问题。 2014年5月28日，Code Conference科技大会上，Google推出自己的新产品——无人驾驶汽车。和一般的汽车不同，Google无人驾驶汽车没有转向盘和制动盘。

无人驾驶就是将汽车技术与IT技术相结合，通过数量较多、敏感度较高的传感器和其他相关信息采集设备，在汽车行驶过程中收集大量数据，并对数据加以分析判断并发出正确指令，引导车辆向前行进或停止。

2 无人驾驶系统的传感器及激光雷达

如图1所示，无人驾驶系统具有4项功能。利用传感器与无线电搜集信息，对自车位置及周围的物体进行特定的分析与识别，对车辆应该如何行驶决定行动，最后是使发动机与转向盘确实运动的机构控制。

信息搜集的关键技术大致包括3个方面：即传感器技术、无线电技术以及详细地图的绘制。无人驾驶车辆上，装用了特征不同的各种各样的传感器， 将传感器所获得的信息加以综合评价，以获得更准确信息的技术称为多传感器数据融合。本文将主要介绍谷歌公司所开发的第4层次无人驾驶车辆装用的2种雷达传感器。

2.1 谷歌车用激光雷达传感器

谷歌车上设置了5种车外传感器。其中2种雷达是把握周边环境的最重要传感器，一种是读取周边环境三维结构的激光雷达，如图2所示。

谷歌车上的激光雷达，就像特种车辆上的旋转射灯一样，在不停地转动，非常

显眼。此激光雷达传感器瞬时读取周围360°3D空间的状况，并将其数据进行转换。其工作原理为［timeof-flight］（飞行时间或飞行时间技术）方式。 所谓［time-of-flight］工作方式，即在用传感器测定距离的方向上照射激光，通过测量此激光遇到某种物体后再返回的时间，测定至某种物体距离的方法。采用激光测量的方法，可以实现高速、准确地测量。当然，按激光雷达种类的不同，也可以不采用红外线，而采用其他激光。［time-of-flight］工作方式的工作原理如图3所示。

谷歌车装用的激光雷达，由Velodyne公司生产，型号为HDL-64E。这种激光雷达可以将120 m之内的距离加以3D数据化，测定误差小于5cm，测定周围360°空间的状况最快只需66 ms。

2016年初，恰逢Velodyne车企项目销售经理John Eggert路过北京，科技新闻车云网编有幸获得了一张最新款产品Ultra Puck1.5内部构造谍照，如图4所示。

2.2 Velodyne激光雷达HDL-64E产品简介［1］

HDL-64E 激光雷达传感器的单件如图5所示，是专为障碍物探测和车辆船只导航而设计。它坚固耐用，拥有360°视野及高传输速率，理想适用于3D移动数据采集和地图绘制应用。其水平视野为360°，纵向视野为26.8°，5～15 Hz可选帧速率，每秒输出130 W像素，HDL-64E可提供可靠的远距传感数据。 HDL-64E持有一体式设计专利，使用64个激光器，安装牢固，稳定可靠。其主要参数见表1。

激光雷达的优点：可以快速准确地把握周围的3D空间；在状态合适的场合下，激光雷达还可以读取道路上设置的白线。这是因为：道路上所设置的白线都是