研究人员开发新型车用雷达,可发现目前激光雷达无法侦测的街角危险

研究人员使用通常用来关注超速驾驶和快速直球的测速雷达,开发了一种自动化系统,可让汽车在街角转弯处监视并发现迎面而来的车辆和行人。

该系统很容易集成到目前的汽车,运用都卜勒雷达(Doppler radar)发射无线电波到建筑物或停放汽车表面会反弹的特性。雷达信号会以一定角度照射到表面,然后会像母球撞击到台球台边那样地反弹回来。其信号会持续照射到隐藏在街角转弯处的物体上。然后反射回来的雷达信号会被安装在汽车上的侦测器侦测到,使系统能够看到转弯处的物体,并判断它们是在运动还是静止状态。

算法就可解决雷达空间解析问题

“这将使得汽车能够看到当前激光雷达(Lidar)和摄影机传感器所无法记录到的被遮挡物体,例如,让自动驾驶汽车可以清楚看到十字路口的各种危险状况,”普林斯顿大学计算机科学助理教授暨本项目研究人员之一的Felix Heide表示:“而且雷达传感器的成本也相对较低并可量产,特别是与激光雷达传感器相比。”

在6月16日计算机视觉和模式识别(Conference on Computer Vision and Pattern Recognition,CVPR)大会上发布的一篇论文中,研究人员描述了该系统如何能区分包括汽车、自行车和行人在内的物体,并判断他们的方向和迎面而来的速度。该论文作者写道:“我们所提出的方法可以在现实世界自动驾驶场景中,在看到行人和自行车骑士之前,就通过直接正对视线传感器的侦测,来预先发出预防碰撞的警示。”

近年来,工程师们开发了各种传感器系统,让汽车得以能侦测道路上的其他物体。其中许多依靠采用可见光或近红外光的激光雷达或摄影机,这类防碰撞传感器在如今汽车上经常见。但光学传感很难用来发现汽车视线之外的物体。在早期的研究中,Heide团队使用光照来看到隐藏在街角转弯处的物体。但这些努力目前还无法实用在车用场景中,因为它们需要高功率的激光,并且仅限短距离使用。

在进行早期的研究时,Heide和他的同事们想知道是否有可能创建一个能使用成像激光而不是可见光的系统来侦测汽车视线之外的危险。对于雷达系统来说,光滑表面的信号损耗会低得多,而且雷达是一种经过验证的有效关注物体技术。雷达的空间分辨率(用于捕捉汽车和自行车等街角转弯处物体的图片)相对较低成为挑战。然而,研究人员认为,他们可以创建算法来解译雷达数据,以使传感器发挥作用。“我们开发的算法效率极高,适合当代汽车硬件系统,”Heide表示:“因此,你可能会在下一代汽车中看到这项技术。”

AI加持普通雷达传感器就能改善汽车安全

为了让系统能够分辨物体,Heide团队处理了部分雷达信号,也即考虑的是背景噪音而非可用信息的标准雷达。该团队运用了AI人工智能技术来改善处理程序并读取图片。计算机科学研究生暨论文第一作者之一的Fangyin Wei表示,运行该系统的计算机必须学会从非常少量的资料中识别出自行车骑士和行人。

“首先我们必须检测是否有什么东西存在。如果有的话,它是否重要?会是自行车骑士还是行人?”她表示:“那么我们必须将其定位出来。”Wei指出,该系统目前能够侦测行人和自行车骑士,因为工程师们认为这些物体体积小且形状和动作方式多样,是最具挑战性的物体。她表示,该系统也可经调校以侦测车辆。

Heide表示,研究人员计划在涉及雷达和信号处理改进等多个应用方向上进行研究。他说,该系统具备从根本上改善汽车安全性的潜力,而且它依赖现有雷达传感器技术就可办到,因此,下一代汽车会准备部署雷达系统应该是可能的。“这肯定会经历非常严格的汽车开发周期,”他表示:“就集成与推向市场而言,这需要大量的工程设计。不论如何,该技术已经就绪,所以很快就可能在汽车中看到它无所不在的身影。”

(首图来源:普林斯顿大学)

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