融合傳感器數據的駕駛輔助系統（DAS）
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圖像合成
駕駛輔助系統（DAS）正得到越來(lái)越廣泛的應用。無(wú)論是正在開(kāi)發(fā)中的，還是已經(jīng)量產(chǎn)的，最新的DAS系統可以幫助駕駛者更好地根據當時(shí)的路況來(lái)控制車(chē)輛。車(chē)載傳感器可以探測車(chē)輛周?chē)沫h(huán)境，包括車(chē)道、障礙物，以及道路上的其他車(chē)輛。更先進(jìn)的車(chē)載技術(shù)甚至可以通過(guò)安裝在其他車(chē)輛上的遠程傳感器，以及道路兩旁的基礎設施來(lái)接收信息。
一般的車(chē)輛傳感器通常只有某個(gè)特定用途。例如，雷達用于物體探測，超聲波傳感器用于停車(chē)監測，攝像頭用于車(chē)道監測，每一個(gè)傳感器只能提供環(huán)境的一部分信息。復雜的傳感器數據融合技術(shù)結合了來(lái)自不同信息源的數據，從而形成一套全面的環(huán)境信息。傳感器數據融合的優(yōu)點(diǎn)包括：
1．提高測量精度，包括提高準確度、精密度、可靠性、降低錯誤/缺失檢測率，并降低測量噪聲；
2．擴大測量范圍，例如，結合具有不同測量范圍的傳感器；
3．提高傳感器探測車(chē)輛周?chē)h(huán)境的魯棒性；
4．通過(guò)傳感器協(xié)同作用獲得的額外數據，例如：一個(gè)傳感器用來(lái)測量車(chē)輛與物體間的距離，另一個(gè)傳感器用來(lái)測量相對速度，把兩個(gè)傳感器的數據結合起來(lái)，就可以獲得車(chē)輛的抵達時(shí)間。
傳感器數據融合需要高的處理速度和內存配置。通過(guò)更高規格的處理器、高效算法在軟件和硬件中的運用，以及新的電路技術(shù)，電子儲存和處理能力都得到了提高，這意味著(zhù)可以實(shí)現批量生產(chǎn)。本文將介紹部分傳感器的協(xié)同作用。
雷達傳感器
用于汽車(chē)行業(yè)的雷達，根據其探測距離的不同可分為遠程、中程和短程三大類(lèi)。TRW專(zhuān)注于遠程和中程雷達的研發(fā)，用于物體分類(lèi)和路面信息探測。
1．遠程雷達（76～77GHz）
汽車(chē)遠程雷達的頻率是76～77GHz，通常用來(lái)測量目標區域、相對速度和角位置。最大探測距離通常在180～250m之間，水平視野范圍是12°左右（而16～18°正成為新的標準）。
TRW下一代遠程雷達具有一個(gè)卡塞格倫天線(xiàn)，可以擴大視野范圍，還有一個(gè)調頻、頻移鍵控調控技術(shù)（FMFSK）。該產(chǎn)品可用于碰撞預警系統，以加強對靜止障礙物的探測。
2．中程雷達（24GHz）
TRW開(kāi)發(fā)的24GHz中程雷達，最大探測距離達150m，有效控制距離100m，而且水平視野非常寬。該產(chǎn)品已經(jīng)進(jìn)行了成本優(yōu)化，確保其可以應用到更多不同級別的車(chē)輛上。
該雷達還可以應用到碰撞預警系統、側向“車(chē)道偏離輔助”和“盲點(diǎn)監測”系統中（注：24GHz雷達不受歐盟超寬帶立法限制，該立法將于2013年生效，影響范圍是工業(yè)、科學(xué)和醫療頻段）。
3．視覺(jué)系統
視覺(jué)系統通常包含了攝像頭、圖像處理硬件，以及數據傳輸方法。攝像頭用來(lái)捕捉可見(jiàn)光圖像，從中提取“特征”。
視頻圖像處理是典型的計算密集型技術(shù)。然而，汽車(chē)功能的執行需要通過(guò)強大的處理電子的應用來(lái)實(shí)現，廣泛應用的低成本照相機使得攝像系統的成本效益成為可能。TRW的車(chē)道監測就是這樣一個(gè)系統，通過(guò)識別道路標識（例如：外車(chē)道上的人行道邊線(xiàn)、分隔迎面駛來(lái)的車(chē)輛的柵欄），來(lái)推斷車(chē)輛的位置、行駛方向，以及道路的彎曲度。這些信息用來(lái)警醒駕駛者發(fā)生車(chē)道偏離的可能，方式有聲頻警告（如蜂鳴）、視覺(jué)提示和觸覺(jué)反饋（如可震動(dòng)的方向盤(pán)）。
汽車(chē)傳感器數據融合案例
充分利用數據融合的前置雷達和視覺(jué)系統，如今已經(jīng)運用到量產(chǎn)車(chē)上。盡管在下文中沒(méi)有明確說(shuō)明，但其他幾種傳感器，如輪速傳感器、偏航率傳感器和橫向加速度傳感器，也能進(jìn)行數據融合，進(jìn)一步提高系統性能。
1．車(chē)道偏離輔助
車(chē)道偏離輔助需要探測車(chē)輛周?chē)沫h(huán)境，僅靠一個(gè)傳感器來(lái)探測附近所有車(chē)輛的信息是不切實(shí)際的，因此需要一組傳感器來(lái)覆蓋所需的探測范圍。TRW Conekt（TRW工程服務(wù)機構）在德國曼（MAN）商用車(chē)公司的一輛26t商用車(chē)上安裝了一組傳感器，用來(lái)參與德國汽車(chē)工業(yè)與道路研發(fā)項目INVENT。INVENT項目的目的是進(jìn)行道路交通研究，以改進(jìn)交通流并減少事故。這組傳感器由兩個(gè)TRW的77GHz雷達傳感器、三個(gè)第三方24GHz傳感器以及一個(gè)TRW車(chē)道攝像頭監測系統組成（見(jiàn)圖1）。
圖1 通過(guò)傳感器數據的融合來(lái)為車(chē)道偏離提供輔助
2．車(chē)道監測數據
ACC系統可以獲知主車(chē)是否與前方豐輛處于同一車(chē)道上。如果是，則主車(chē)的車(chē)速可能會(huì )放緩，以保持系統所設定的間距。系統可利用來(lái)自攝像頭系統的車(chē)道監測數據，給道路上的其他車(chē)輛定位，從而決定主車(chē)是否保持與其他車(chē)輛的間距（見(jiàn)圖3）。
為了支持ACC系統的停-啟功能（也稱(chēng)交通擁堵輔助功能），必須擴大車(chē)輛附近區域的物體監測范圍。如圖4所示，這可以通過(guò)一個(gè)遠程雷達和一個(gè)具有寬闊視野的短程雷達的融合來(lái)實(shí)現。部分供應商通過(guò)使用短程雷達＋遠程雷達，或中程雷達＋遠程雷達來(lái)實(shí)現這個(gè)功能，但TRW的策略是通過(guò)結合雷達和視頻傳感器來(lái)實(shí)現。
4．物體探測
TRW的雷達傳感器可用于精確的范圍測量和視覺(jué)系統的角測量。通過(guò)融合技術(shù)把這些可互補的測量方法結合起來(lái)。這相比于單個(gè)傳感器的工作，能夠更精確地給目標物體定位。圖5展示了TRW技術(shù)如何把雷達和視頻數據進(jìn)行融合，給前方車(chē)輛準確定位。車(chē)輛定位可用于碰撞預警和自動(dòng)緊急制動(dòng)。兩個(gè)傳感器獨立工作，以確認物體的存在。
5．GNSS定位
ACC系統也可使用來(lái)自于車(chē)載導航系統的信息。車(chē)載導航系統結合了車(chē)載地圖和全球導航衛星系統（GNSS）定位。然而，GNSS定位的精確性和有效性有時(shí)會(huì )比較差，尤其是在建筑物覆蓋區。
若想提高車(chē)輛相對于車(chē)道的橫向位置精度，可以把來(lái)自全球導航衛星系統與攝像頭車(chē)道監測系統的信息進(jìn)行融合。橫向和縱向定位精度都可進(jìn)一步提高，方法是匹配和比較視頻圖像特征及GNSS地圖特征。這只是DAS利用基礎設施信息系統
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