自動(dòng)駕駛中的多傳感器融合

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在自動(dòng)駕駛中的應(yīng)用

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多傳感器融合的四個(gè)關(guān)鍵方法

• Harmonize

假設(shè)有兩種不同的傳感器，稱它們?yōu)閭鞲衅鱔和傳感器Z。它們都能夠感知自動(dòng)駕駛汽車的外部世界。在現(xiàn)實(shí)世界中存在一個(gè)物體，這個(gè)物體可能是人，也可能是車，甚至是一條狗，傳感器X和傳感器Z都能夠檢測(cè)到這個(gè)物體。這就意味著傳感器對(duì)這個(gè)物體進(jìn)行了雙重檢測(cè)，這種雙重檢測(cè)意味著兩種不同類型的傳感器都有關(guān)于該物體的數(shù)據(jù)報(bào)告，對(duì)于該物體有兩個(gè)維度不同地認(rèn)知。假設(shè)，傳感器X表示該物體高6英尺，寬2英尺；傳感器Z表示該物體以每秒3英尺的速度正朝著自動(dòng)駕駛車輛方向移動(dòng)。結(jié)合兩個(gè)傳感器采集到的數(shù)據(jù)，就可以得出一條相對(duì)準(zhǔn)確的信息：有一個(gè)高約6英尺，寬2英尺的物體正在以每秒鐘3英尺的速度移動(dòng)。假設(shè)這兩自動(dòng)駕駛汽車上只安裝了X傳感器，那么就無法得知該物體的大小；若Z傳感器壞了，那么就只有物體的大小信息，無法檢測(cè)該物體的運(yùn)動(dòng)狀態(tài)。這也就是最近業(yè)內(nèi)廣泛討論的“在自動(dòng)駕駛汽車上應(yīng)該安裝哪些傳感器”的問題。此前，特斯拉埃隆?馬斯克(Elon Musk)旗幟鮮明地聲稱，特斯拉不會(huì)安裝激光雷達(dá)。盡管馬斯克自己也認(rèn)為，L5自動(dòng)駕駛不會(huì)通過激光雷達(dá)來實(shí)現(xiàn)這個(gè)想法最終可能被驗(yàn)證為錯(cuò)誤的，這依舊沒有改變馬斯克的決定。一些反對(duì)的聲音稱，不配備激光雷達(dá)的特斯拉，無法通過其他的傳感器獲取如同激光雷達(dá)效果相同的感官輸入，也無法提供補(bǔ)償和三角測(cè)量。但是另一些支持者認(rèn)為，激光雷達(dá)不值得花費(fèi)如此高昂的費(fèi)用成本，不值得為其增大計(jì)算能力，也不值得為其增加認(rèn)知時(shí)間。

• Reconcile

在同一個(gè)視場(chǎng)(Field of View，F(xiàn)OV)內(nèi)，假設(shè)傳感器X探測(cè)到一個(gè)物體，而傳感器Z沒有探測(cè)到。注意，這與物體完全在傳感器Z的FOV之外的情況有很大的不。一方面，系統(tǒng)會(huì)認(rèn)為傳感器X是正確的，Z是錯(cuò)誤的，可能是因?yàn)閆有故障，或者有模糊探測(cè)，或者是其他的一些什么原因。另一個(gè)方面，也許傳感器X是錯(cuò)誤的，X可能是報(bào)告了一個(gè)“幽靈”（實(shí)際上并不存在的東西），而傳感器Z報(bào)告那里沒有東西是正確的。

• Integrate

假設(shè)我們有兩個(gè)物體a和b，分別在傳感器X和傳感器Z的視場(chǎng)FOV內(nèi)（a在X視場(chǎng)內(nèi)，b在Z視場(chǎng)內(nèi)）。也就是說，Z無法直接檢測(cè)到a，X也無法直接檢測(cè)到b。目前，想要實(shí)現(xiàn)的效果是，能否將X和Z的報(bào)告整合在一起，讓它們?cè)诟髯缘囊晥?chǎng)內(nèi)探測(cè)物體同時(shí)，判斷是否為X視場(chǎng)中的物體正在向Z視場(chǎng)移動(dòng)，預(yù)先提醒Z將有物體進(jìn)入探測(cè)區(qū)域。

• Synthesize

第四種方法Synthesize是將感知數(shù)據(jù)融合在一起，你可能會(huì)遇到這樣的情況，傳感器X和傳感器Z都沒有在各自的視場(chǎng)內(nèi)探測(cè)到物體。在這種情況下，沒有傳感器知道這個(gè)物體的存在，但是可以通過一些其他的感觀數(shù)據(jù)，比如聲音，間接地弄清楚在視場(chǎng)之外的物體情況。自動(dòng)駕駛汽車是時(shí)刻運(yùn)動(dòng)的，所以要求這種預(yù)判是瞬間發(fā)生的，像上文提到的一樣，是實(shí)時(shí)的。多傳感器信息融合技術(shù)應(yīng)用至今，有著非常多的應(yīng)用方法，在所有方法當(dāng)中較為成熟的方法包括了聚類分析法、證據(jù)理論法、DS 算法、最優(yōu)理論法等。