必威APP精装版實現車輛之間的相對定位

將來駕駛輔助係統將依賴於(yu) 精確、牢靠和連續的其他道路交通參與(yu) 者的位置信息，這些交通參與(yu) 者包括：行人、自行車和其他車輛。通常處理這一問題的計劃是采用車載的測距傳(chuan) 感器。雷達、激光雷達和基於(yu) 視覺的係統可以檢測到視野內(nei) 的物體(ti) 。與(yu) 這些非協作式傳(chuan) 感器相反的是，協作式傳(chuan) 感器遵照的戰略是一切的道路參與(yu) 者主動地提供估量的相對位置信息。能夠運用基於(yu) 車車通訊的協作式辦法補償(chang) 車載測距傳(chuan) 感器檢測範圍、視角和設備梗塞的缺陷。協作式戰略和非協作式戰略的交融從(cong) 定位的精確性和魯棒性角度來思索似乎都可以得到最大的好處。本文給讀者提供一個(ge) 關(guan) 於(yu) 不同車輛相對定位技術的綜合性概述。

 精度（Accuracy）

普通來講，丈量係統的精度能夠定義(yi) 為(wei) 丈量值和真實值的接近水平。在定位係統中采用丈量值和真值的差值來定量描繪該接近水平。通常定位係統中的精度指的是三維的定位精度，但是在車輛應用當中由於(yu) 車輛是在道路上行駛的，普通不太關(guan) 注垂直的車輛位置，因而普通采用二維的位置精度。定位的精度普通定量的描繪為(wei) 均方根誤差（RMSE，Root Mean Squared Error）或者其它慣例比方95%置信區間。當評價(jia) 車輛相對定位係統的精度時，通常將沿軌跡方向和垂直軌跡方向的精度辨別看待。特別是關(guan) 於(yu) 車載測距傳(chuan) 感器，需求區別看待測距精度和丈量角度的精度。

同測得的相對位置和相對速度信息一樣，當前丈量結果的不肯定性信息關(guan) 於(yu) 駕駛輔助應用也是有用的。依據目的車輛檢測間隔、視角、目的物體(ti) 的材質以及環境條件的不同，傳(chuan) 感器的精度也會(hui) 有所不同。理想的相對定位係統應該可以提供沿軌跡和垂直軌跡方向的高精度、無偏向的相對位置和速度信息，還包括當前估量的不肯定性。Shladover and Tan 指出1m的定位精度在碰撞預警可承受的邊緣，而50cm的精度會(hui) 顯著的提升係統的性能。

牢靠性（Reliability）

特別是關(guan) 於(yu) 平安關(guan) 鍵應用（safety-critical applications），係統的牢靠性是十分重要的要素。一個(ge) 係統可能精度很高，但是假如不夠牢靠也不行。在係統工程中，牢靠性也稱為(wei) 完好性。完好性給出了“能夠對整個(ge) 係統提供信息的正確性停止的信任度量”。完好性還包括在超越特定參數的誤差極限時提供警報的才能。完好性剖析產(chan) 生特定參數的置信區間，即所謂的維護級別，以及完好性風險，即丈量不包含在維護級別內(nei) 的概率。固然在民用航空中對一切相關(guan) 的操作部件施加了嚴(yan) 厲的完好性請求，但在公路運輸範疇才剛剛開端特別思索完好性。道路車輛功用平安規範（ISO 26262）定義(yi) 了所謂的汽車平安完好性等級，以量化車輛內(nei) 部的每個(ge) 功用，軟件和硬件組件相關(guan) 的風險以及與(yu) 平安關(guan) 鍵應用相關(guan) 的風險。

可用性（Availability）

定位係統盡可能地可用是十分重要的，多種緣由會(hui) 招致可用性降低。基於(yu) GNSS的定位係統可能在衛星視野完整阻塞的狀況下不可用，例如在隧道中。不隻是GNSS，任何類型的基於(yu) 無線電的定位係統都能夠經過幹擾信號而變得不可用。基於(yu) 視覺的測距係統可能不適用於(yu) 霧、大雨或夜間等條件。

隻要當各車輛裝備有所需的定位和通訊設備時協作式辦法才可用。在早期開發階段，較低的浸透率將產(chan) 惹事實上的低可用性。因而為(wei) 了給平安係統提供連續的操作，對可用性的請求應到達接近100％。

 檢測範圍和視場（Detecting Range and Field of View）

激光掃描儀(yi) 和視覺等測距係統具有視野特性，這意味著它們(men) 隻能丈量能夠直接看到的相鄰障礙物的位置，並且很容易被其他車輛，建築物或四周的地形所阻撓。這些係統還遭到它們(men) 有限的發射功率或傳(chuan) 感器靈活度的限製。此外其視野也有限，由它們(men) 掃描環境的方位角和仰角的張角所定義(yi) ，為(wei) 了克製這種限製，需求在車輛四周放置多個(ge) 傳(chuan) 感器以取得360度的環境視圖。而應用V2V通訊和全向天線，能夠完成對環境的全方位感知。

 維度（Dimension）

空間中的位置是三維重量，因而它是一種相對的位置坐標。許多相對定位係統單獨運用僅(jin) 可以丈量一維或二維的相對位置。基於(yu) GNSS的協作式處理計劃可以在車輛之間提供完好的3D相對位置。

 目的分辨和辨認（Target Resolution and Identification）

目的的分辨指的是分辨不同對象的才能。量化目的的數量並隨著時間的推移對目的停止跟蹤關(guan) 於(yu) 駕駛輔助係統來說十分重要。臨(lin) 近的目的可能會(hui) 被車載測距傳(chuan) 感器錯誤地兼並為(wei) 一個(ge) 單獨的對象。係統檢測和跟蹤目的的最大數量會(hui) 遭到測距傳(chuan) 感器內(nei) 部處置才能以及車載處置才能的限製。依據道路環境的不同，為(wei) 取得與(yu) 平安相關(guan) 的應用所需的對物體(ti) 的辨識，將需求跟蹤多達100個(ge) 目的。另外，隨著時間的推移對目的的明白辨認是關(guan) 於(yu) 相對定位處理計劃的進一步請求，即在檢測和跟蹤中綴時為(wei) 同一目的提供相同的ID。

係統延遲（System Delay）

平安相關(guan) 的駕駛輔助應用，通常具有需求快速響應和高動態的特性。警報係統及時發出警報並且控製係統可以平穩地響應相對位置的變化是非常重要的。為(wei) 此，來自相對位置設備的信息必需在短時間內(nei) 處置並以足夠高的速率輸出。在隊列行駛中，追求快速牢靠地控製車輛的速度和轉向。固然今天的ACC應用需求10 Hz到20 Hz的更新速率，但將來的碰撞檢測和預碰撞應用需求高達50 Hz的更新速率。

丈量的輸出頻率是一個(ge) 重要要素。丈量的延遲（即從(cong) 物理事情發作直到輸出到應用程序所經過的時間）也是很重要的，由於(yu) 它招致前向碰撞預警（FCA）障礙物檢測的延遲或者在隊列應用中控製的不穩定。例如，雷達傳(chuan) 感器和激光掃描儀(yi) 對速度變化不敏感，它們(men) 隻能經過對連續丈量量的觀測來估量加速度，並因而遭到延遲增加的影響。直接傳(chuan) 輸車輛傳(chuan) 感器信息的協作式處理計劃將克製該限製。但是，V2V通訊將引入傳(chuan) 播和通訊係統的延遲。

非技術方麵的請求（Non-Technical Requirements）

在評價(jia) 某個(ge) 相對定位係統的適用性時，還應思索其他非技術請求或限製。比方在商用客貨運車輛中，價(jia) 錢起著重要作用。某種相對定位處理計劃的本錢不隻是在汽車中裝載該設備的直接價(jia) 錢，還需求思索二次本錢，包括裝置和維護本錢，處置才能，重量和功耗，以及所產(chan) 生的噪音和熱量。在運用基於(yu) 根底設備通訊（例如蜂窩通訊）的協作式處理計劃中，能夠預期運轉本錢會(hui) 以月費或年費的方式以維持根底設備和運用答應頻帶。

結論

在線的測距傳(chuan) 感器比方雷達傳(chuan) 感器和激光掃描儀(yi) 可以提供較高的間隔精度，但雷達傳(chuan) 感器側(ce) 向的分辨率較低，激光掃描儀(yi) 可以提供較高精度的側(ce) 向間隔。兩(liang) 者均可以為(wei) 平安相關(guan) 應用提供可承受的更新頻率（》10Hz），但是隻要雷達可以直接提供相對速度信息。基於(yu) 視覺的係統隻能估量近間隔車輛的間隔，並且必需運用有關(guan) 物體(ti) 和背景的附加信息來估量間隔更遠車輛的間隔信息。隻能經過比擬連續圖像的信息來取得相對速度。激光掃描儀(yi) 和攝像頭係統由於(yu) 依賴可見光招致可用性較低，並因而對不理想的照明和氣候條件敏感。最終由激光掃描儀(yi) 或攝像機支持的雷達傳(chuan) 感器是用於(yu) 平安關(guan) 鍵的高級駕駛輔助係統相對定位十分合適的辦法。

基於(yu) 雷達和視覺的處理計劃在縱向和橫向性能方麵可以互相補充。雷達傳(chuan) 感器的帶寬增加將使得回波信號中能包含更多的細節信息。雷達傳(chuan) 感器的研討方向為(wei) 更強大、更準確的檢測和跟蹤算法。此外，用於(yu) 基於(yu) 視覺的車輛跟蹤係統的圖像處置算法將繼續開展以降低錯誤檢測率和道路物體(ti) 的錯誤分類。

關(guan) 於(yu) 本錢，雷達傳(chuan) 感器在過去十年中價(jia) 錢下跌，估計基於(yu) 視覺的係統也會(hui) 發作同樣的狀況，由於(yu) 相機技術曾經在消費市場中占領了一席之地，並且該技術曾經成熟，能夠引入汽車範疇。而激光掃描儀(yi) 由於(yu) 其機械部件的存在，可能需求更多的時間才幹夠具有足夠的吸收力以便找到市場。

一切非協作式辦法都具有視野特征，並且容易被障礙物阻撓，例如其他車輛或者在彎曲的鄉(xiang) 村道路以及城市環境中具有有限的範圍。此外，運用RSS（Received Signal Strength，信號接納強度），RTD（Round-Trip Delay，往複延遲）和TOA（Time-Of-Arrival，抵達時間）丈量的基於(yu) 協作轉發器的辦法在非視距條件下表現出太大的誤差。這被以為(wei) 是其應用於(yu) 車輛平安應用的重要缺陷，由於(yu) 其需求及時地對車輛前方的動態事情作出反響。而基於(yu) V2V通訊的協作式辦法能夠應對到達幾百米的視野遮擋，經過車輛之間的定位信息交流來完成相對定位。在這裏，不同的處理計劃互相競爭(zheng) ，以滿足高級駕駛輔助應用的請求。獨立GNSS處理計劃不滿足相對位置和相對速度的精確性和可用性請求。GNSS與(yu) 車載運動傳(chuan) 感器和慣性傳(chuan) 感器的交融用於(yu) 絕對位置肯定，進步了可用性和精確性。運用GNSS載波相位處理計劃能夠完成厘米準確的相對位置，但是具有對衛星視野阻塞的高靈活度的缺陷，招致有限的可用性並且僅(jin) 保存用於(yu) 開放天空場景。

雖然如此，基於(yu) GNSS的處理計劃在城市峽穀或隧道等具有應戰性的環境中的有限可用性和低精度依然是將來基於(yu) V2V通訊的協作辦法需求處理的主要問題。高精度地圖將成為(wei) 將來自動駕駛汽車取得精確絕對位置坐標定位的關(guan) 鍵。經過運用車載感知傳(chuan) 感器，自動駕駛車輛將可以辨認四周的特征，並且能夠得到本人的位置信息或與(yu) 其他車輛共享這些信息，以便取得本人與(yu) 其他車輛的相對位置關(guan) 係。

協作式和非協作式的交融是最有希望的相對位置估量辦法。倡議將具有高精度和關(guan) 於(yu) 照明與(yu) 氣候條件具有良好魯棒性的雷達傳(chuan) 感器與(yu) 具有擴展全方位範圍和辨認才能的V2V通訊相分離。基於(yu) 視覺的係統和雷達傳(chuan) 感器未來能夠將最低級別的協作式技術提供的四周道路運用者的信息歸入其中用以改善車輛檢測和不同目的的分辨率。關(guan) 於(yu) 協作式辦法，若將GNSS的偽(wei) 距和載波相位丈量值停止交流，並與(yu) 運動傳(chuan) 感器和慣性傳(chuan) 感器信息分離將可以提供最高的精確性、可用性和魯棒性。