“无人驾驶汽车的研究越来越多，环境感知传感器的分布位置也不同，这些传感器应该遵循什么样的布置原则？
传感器介绍
智能驾驶汽车的环境感知传感器主要包括超声波雷达、毫米波雷达、激光雷达、单/双/三目摄像头、环视摄像头和夜视仪。目前正在研发的典型智能驾驶车辆传感器配置如表1所示。
表1 智能驾驶汽车传感器配置
不同传感器的感应范围各有优缺点（见图1）。当前的发展趋势是利用传感器信息融合技术来弥补单个传感器的缺陷，提高整个智能驾驶系统的安全性和可靠性。
图1 环境感知传感器感应范围示意图
配备自动驾驶系统的全新奥迪 A8 的传感器包括：
12 个超声波传感器，前后和侧面车外温度传感器在哪里，4 个广角 360 度摄像头，前后和侧后视镜，1 个前向摄像头，位于车内后视镜后面，4 个中程雷达，位于车辆的四个角落, 1 个远程雷达，位于前方，1 个红外夜视摄像头，位于前方，1 个激光扫描仪 Laser，位于前方。
传感器的排列规则
无人车传感器的布置需要考虑覆盖范围和冗余度。
覆盖范围：需要对车身进行360度覆盖。根据重要程度，前方探测距离应较长（100m），后方探测距离略短（80m），左右两侧探测距离最短（20m）。为了保证安全，每个区域都需要两个或多个传感器覆盖，相互验证，如下图[1]所示：
图 2：典型的全覆盖、多冗余传感器配置示意图。Host是无人驾驶车辆实体，ESR和RSDS是毫米波，UTM、LUX和HDL是激光和工业相机。从图中也可以看出，每个方向都有多个传感器配置。为简洁起见，图中只显示了前面的那一个。事实上，很多都是前后左右排列的，这使得系统更加冗余。专门安装在车上，长这样：
图3：传感器在无人驾驶车辆上的实际安装。
大多数传感器都是隐藏安装（在汽车的前部和后部），唯一的例外是，3D 激光安装在车顶上。前后检测距离的区别主要是考虑一些特殊场景下的安全问题。例如，车辆刚离开高速公路服务区，准备自动变道：初始车速V1=60km/h；换道过程大约需要 t = 3 s；车与车时间距离τ≥2 s（注1）车速V2=120km/h左后方；为保证换道安全，本车与左后车的初始安全距离至少为（V2－V1）×（t+τ）=（120km/h－60km/h）×（3s+2s） ≈ 83m 注1：目前没有自动变道的相关法律要求，参考GB/-2006“
在自动换道场景的计算中，为了保证安全，选取τ=2 s进行计算。一般后向24GHz毫米波雷达的探测距离约为60m。如果车后安装24GZ毫米波雷达，60~83m是危险距离。如果前后车的距离在这个范围内，开始变道时系统会误判变道情况。在自动换道过程中车外温度传感器在哪里，由于左后车高速接近，安全距离不足，车辆中途终止换道，返回自己的车道继续行驶。这种情况会干扰其他车辆的正常行驶，存在安全隐患，
图 4：自动变道场景 为解决智能驾驶车辆在这种极端场景下自动变道的安全问题，可以考虑增加一个 77GHz 的后向毫米波雷达，其探测距离可以达到 150m 以上，完全可以满足这种场景需要83m的检测距离。当然，可以使用探测距离超过100m的8线LiDAR或摄像头（如Tesla机型）来解决24GHz毫米波雷达探测距离不足的问题。控制算法还可以将车辆设置为加速到一定速度以允许自动检测。变道。前车的安全距离至少要100米，这也保证了车辆有足够的刹车时间。
冗余：没有人愿意将自己的生命奉献给传感器，以防它突然失效？所谓冗余也可以分为硬件冗余或软件冗余。如图1所示，前方障碍物由4类传感器覆盖，最大程度保证前方障碍物检测不会漏检或误报。这是硬件冗余。另一个例子是车道线检测。在这个阶段，大量的车道线检测是基于视觉的（这里不讨论基于激光的传感器），它们的冗余遵循三分之二，或者少数服从多数选择。通过多分支算法保证识别的正确性。用于算法设计，下图是CMU'的障碍物检测/跟踪框架
图 5：CMU 的障碍物检测和跟踪框架。主要分为两层。Layer 负责收集每个传感器的测量值，并将其抽象为通用的障碍物特征表示；Layer 接收障碍物特征表示并输出最终的障碍物结果（位置、速度、类别等）。
当然，除了保证覆盖和冗余之外，在实际安装中，还必须满足各个传感器和车辆的安装条件。例如，将激光雷达放置在高处会增加扫描区域。在智能驾驶汽车的传感器中，以毫米波雷达的布置为例，介绍了需要考虑的因素很多。
毫米波雷达布局
毫米波雷达的位置
(1)前向毫米波雷达前向毫米波雷达一般布置在车辆的中轴线上，外露或隐藏在保险杠内。要求雷达波束的中心平面与路面基本平行。在考虑雷达系统误差、结构安装误差、车辆载荷变化等因素后，需要保证与路面角度的最大偏差不超过5°。另外，在一些特殊情况下，前向毫米波雷达不能布置在车辆中轴线上时，Y正方向最大允许偏移距离为300mm。如果偏移距离过大，会影响雷达的有效探测范围。
(2)横向毫米波雷达横向毫米波雷达对称布置在车辆的四个角落。前横向毫米波雷达与车辆行驶方向成45°角，后侧毫米波雷达与车辆行驶方向成30°角。夹角，雷达波束中心平面与路面基本平行，最大角度偏差仍需控制在5°以内。
图6：毫米波雷达的位置（3）毫米波雷达的布置高度毫米波雷达Z方向的探测角度一般只有±5°。雷达安装高度过高会增加下盲区，过低会导致雷达射束。对地面，地面反射带来杂波干扰，影响雷达的判断。因此，毫米波雷达的布置高度（即地面到雷达模块中心的距离）一般建议在500mm（满载状态）到800mm（空载状态）之间（见图 6）。
04表面覆盖材料
在大多数情况下，毫米波雷达是隐蔽布置的，使用一些不合适的表面覆盖材料会屏蔽毫米波或造成波束畸变和驻波劣化，从而使雷达失效或降低其灵敏度。因此，选择的覆盖材料有以下要求。
(1)优选PC、PP、ABS、TPO等电解质电导率低的材料。金属和碳纤维不能夹在这些材料中。如果材料表面有低密度金属涂层（如车漆），虽然对雷达性能影响不大，但必须经过测试才能使用。
（2）罩面必须光滑、厚度均匀，材料厚度不发生突变或结构复杂，厚度最好为雷达半波长的整数倍，以减少雷达波的失真和衰减. 另外，覆盖物与雷达表面的距离不宜过大，否则雷达很容易将覆盖物误判为障碍物。在实际布局中，雷达与掩体之间的距离一般控制在50-150毫米。如果在建模设计阶段将毫米波雷达数据输入设计者，经过建模优化后，最小距离可以控制在15mm。关于。
毫米波雷达布局的其他参考因素
图7：毫米波雷达布局示例 除上述毫米波雷达本身的要求外，布置时还需要考虑其他因素，例如：雷达区域外的造型美观、对行人保护的影响，以及设计安装结构的可行性、雷达调试的便利性、售后维护成本等问题[5]。
以下是一些示例（参见图 7）。智能驾驶汽车只能在某些场景下实现自动驾驶。为了适应更多的场景，一方面可以配置性能更好或更多的环境感知传感器；应优化传感器的布局，充分发挥传感器的性能。
