自動駕駛車輛感測器選擇標準

為自動駕駛車輛選擇合適的感測器組是一項微妙的任務，因為需要平衡從可靠性到成本的一系列因素，以便能夠確定最佳點並選擇最佳感測器組合。

（圖片源自網路）

以下將從如下10個維度，分析相機、鐳射雷達和（毫米波）雷達的優缺點差異：

1 Range 範圍

鐳射雷達和雷達系統可以探測距離從幾米到200米以上的物體。許多鐳射雷達系統很難在非常近的距離內探測到物體，而雷達可以在不到一米的距離內探測到物體，這取決於雷達型別（長距離、中距離或短距離）。單攝像頭無法可靠地測量到物體的距離——這隻能透過對世界的性質（如平面路面）做出一些假設來實現。另一方面，立體攝像頭可以測量距離，但只能測量到約80米的距離，大於這個距離，精度會顯著下降。

2 Spatial resolution 空間解析度

由於發射的紅外鐳射波長較短，鐳射雷達掃描的空間解析度約為0。1°。這允許進行高解析度3D掃描，從而對場景中的物件進行表徵。另一方面，雷達不能很好地分辨小特徵，尤其是隨著距離的增加。相機系統的空間解析度由光學元件、影象上的畫素大小及其信噪比決定。當小物體發出的光線擴散到影象感測器上的幾個畫素（模糊）時，小物體的細節就會丟失。此外，當幾乎不存在環境光來照亮物件時，隨著影象感測器的噪聲級增加，物件細節被疊加，空間解析度會降低。

3 Robustness in darkness 黑暗中的魯棒性

雷達和鐳射雷達在黑暗中都具有極好的魯棒性，因為它們都是主動感測器。雖然鐳射雷達系統的白天效能非常好，但它們在夜間的效能甚至更好，因為沒有可能干擾紅外鐳射反射探測的環境陽光。另一方面，攝像頭在夜間的探測能力非常低，因為它們是依賴環境光的被動感測器。儘管影象感測器的夜間效能有所提高，但在三種感測器型別中，它們的效能最低。

4 Robustness in rain, snow, fog 在雨、雪、霧中的魯棒性

雷達感測器的最大優點之一是在惡劣天氣條件下的效能。它們不會受到雪、大雨或空氣中任何其他障礙物（如霧或沙粒）的顯著影響。作為一種光學系統，鐳射雷達和相機容易受到惡劣天氣的影響，其效能通常會隨著逆境程度的增加而顯著下降。

5 Classification of objects 物體分類

攝像機擅長對車輛、行人、速度標誌等物體進行分類。這是攝像系統的主要優勢之一，人工智慧的最新進展更強調了這一點。使用高密度3D點雲的鐳射雷達掃描也可以實現一定程度的分類，儘管其物件多樣性不如攝像頭。雷達系統不允許進行很多物體分類。

6 Perceiving 2D structures 感知二維結構

攝像機系統是唯一能夠解釋二維資訊的感測器，例如速度標誌、車道標記或交通燈，因為它們能夠測量顏色和光強度。這是攝像頭相對於其他感測器型別的主要優勢。

7 Measure speed 測量速度

雷達可以利用多普勒頻移直接測量物體的速度。這是雷達感測器的主要優勢之一。鐳射雷達只能透過連續的距離測量來近似速度，這使得它在這方面的精度較低。儘管相機無法測量距離，但可以透過觀察影象平面上物體的位移來測量碰撞時間。

8 System cost 系統成本

近年來，雷達系統已廣泛應用於汽車行業，目前的系統高度緊湊且價格合理。單目相機也是如此，在大多數情況下價格遠低於100美元。由於硬體成本的增加和市場上數量的顯著減少，立體相機的價格更高。鐳射雷達在過去幾年中越來越受歡迎，尤其是在汽車行業。由於技術進步，其成本已從75000多美元降至5000美元以下。許多專家預測，未來幾年，鐳射雷達模組的成本可能會降至500美元以下。

9 Package size 包裝尺寸

雷達和單攝像頭都可以很好地整合到車輛中。立體攝像頭在某些情況下體積龐大，這使得它們更難整合在擋風玻璃後面，因為它們有時可能會限制駕駛員的視野。鐳射雷達系統有各種尺寸。360°掃描鐳射雷達通常安裝在屋頂頂部，因此非常清晰可見。行業向更小的固態鐳射雷達系統的轉變將在不久的將來大幅縮小鐳射雷達感測器的系統尺寸。

10 Computational requirements 計算要求

鐳射雷達和雷達幾乎不需要後端處理。雖然攝像頭是一種成本高效且易於使用的感測器，但它們需要大量處理才能從影象中提取有用資訊，這增加了系統的總體成本。

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