文 献 综 述
随着我国经济的发展和人们生活水平日益提高，我国汽车的保有量也不断提高。根据公安部交通管理局最新发布的消息，2019年上半年全国机动车保有量达3.4亿辆，2019年上半年新登记汽车1242万辆，新领证驾驶人1408万人。由于汽车保有量的提高，交通事故的也频繁发生。每年大约有125万人死于道路交通事故，约有 2 千万至 5 千万人受伤。根据世界卫生组织公布的数据显示，中国每年的交通死亡人数接近30万人，这意味着每天因车祸死亡达800多人。而根据调查显示，绝大多是的交通事故都是由人为因素导致的。仅以疲劳驾驶为例，我国每年就有高达 9 万多人因疲劳驾驶相关交通事故死亡或重伤，因疲劳驾驶导致的特大交通事故更是高达 40% 以上。为了有效地降低交通事故的发生，高级驾驶辅助系统（ADAS）和自动驾驶技术应运而生[1]。高级驾驶辅助系统是利用安装于车上的各式各样的传感器，在第一时间收集车内外的环境数据，进行静、动态物体的辨识、侦测与追踪等技术上的处理，从而能够让驾驶者在最快的时间察觉可能发生的危险，以引起注意和提高安全性的主动安全技术。如果在收集到信息后交由计算机进行风险判断和应对，则是自动驾驶技术。目前来看，对于高级驾驶辅助系统和自动驾驶技术，有三种类型的传感器最有可能被广泛使用：视觉传感器、激光雷达和毫米波雷达。这三种传感器的特点和优劣如下：
（1）视觉传感器：视觉传感器的基本原理是使用摄像头获取外界的环境信息，然后依靠计算机视觉算法对目标进行识别、判断等操作。车载视觉的有关应用，是近几年汽车厂商研究的热点，常见的视觉应用包括行人检测、车辆检测、测量车距与车速、检测车道线、检测交通标志和智能驾驶这类的代替应用以及驾驶员状态监视、视线调节和视觉增强这类的辅助应用[2]。相较于激光雷达和毫米波雷达，视觉传感器的体积小、成本低而且可以实现激光雷达和毫米波雷达无法实现的特殊功能，例如对车道、交通标志和红绿灯的识别。此外，视觉传感器还可以基于深度学习增加支持识别的类型。视觉传感器的缺点包括探测效果受环境影响大、数据量大以及对远距和速度适应性不足[3]。
根据摄像机的镜头和布置方式不同，摄像机主要有以下四种：单目摄像机、双目摄像机、三目摄像机和环视摄像机。单目摄像机只有一个摄像头和镜头，由于很多图像算法的研究都是基于单目摄像机开发的，因此相对于其他类别的摄像机，单目摄像机的算法成熟度更高。但是，它有两个先天的缺陷。一是它的视野完全取决于镜头，所以用短焦距会丢失远处的信息，用长焦距会丢失近处的信息。二是单目测距的精度较低，由于摄像机成像是透视图，对于越远的地方，一个像素点代表的范围越大，因此对单目来说物体越远，测距的精度越低。对于双目摄像机，依靠两个摄像机拍摄物体时的像素偏移量，进一步计算得到景深的信息，得到较高精度的测距结果和提供图像分割的能力。双目测距原理对两个镜头的安装位置和距离要求较多，这就会给相机的标定带来麻烦。由于单目和双目都存在某些缺陷，因此广泛应用于无人驾驶技术的摄像机方案为三目摄像机。三目摄像机其实就是三个不同焦距单目摄像机的组合。正是由于三目摄像机每个相机的视野不同，因此近处的测距交给宽视野摄像头，中距离的测距交给主视野摄像头，更远的测距交给窄视野摄像头。这样一来每个摄像机都能发挥其最大优势。三目的缺点是需要同时标定三个摄像机，因而工作量更大。其次软件部分需要关联三个摄像机的数据，对算法要求也很高。以上的摄像机所用镜头都是非鱼眼的，而环视摄像机的镜头是鱼眼镜头。目的是得到足够大的视野，代价是图像的畸变。
目前商用的视觉传感器以单目、双目和环视摄像头为主。单目摄像头的代表传感器有博世MPC2、大陆MFC500等，双目摄像头有博世双目、奥托立夫SVG4等。
从技术解决方案看，单摄像头解决方案的典型代表是 Mobileye 公司，而特斯拉、奔驰、宝马等高端车企则是主推双摄像头解决方案。
（2）激光雷达：激光雷达的工作原理与雷达非常相近，以激光作为信号源，由激光器发射出的脉冲激光，打到地面的树木、道路、桥梁和建筑物上，引起散射，一部分光波会反射到激光雷达的接收器上，根据激光测距原理计算，就得到从激光雷达到目标点的距离，脉冲激光不断地扫描目标物，就可以得到目标物上全部目标点的数据，用此数据进行成像处理后，就可得到精确的三维立体图像。
激光雷达具有高精度、高分辨率的优势，同时具有建立周边3D模型的前景，然而其劣势在于对静止物体如隔离带的探测较弱且技术落地成本高昂。激光雷达可广泛应用于ADAS系统，例如自适应巡航控制（ACC）、前车碰撞警示（FCW）及自动紧急制动（AEB）。
常用的激光波长为905nm、940nm和1550nm。用于车载的激光雷达可以分为为单线束扫描激光雷达（单线激光雷达）、多线束扫描激光雷达（多线激光雷达）以及固态面阵激光雷达。单线激光雷达只能获取物体的距离和方位信息，不能测量物体高度；多线束激光雷达弥补了单线激光雷达的不足，可以识别物体的高度信息，提高了目标信息的维度和增强了场景还原能力。目前上主流的车载激光雷达有4线、8线、16 线、32 线、64 线、128 线激光雷达。但是由于激光雷达成本高昂，且难以适应恶劣天气，目前来看应用前景并不明朗。
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