多傳感器融合技術:原理、架構與應用解析?(三)
融合推理算法 是數據轉化為決策的關鍵,根據場景需求可分為概率型、規(guī)則型、學習型三類。概率型算法(如卡爾曼濾波、粒子濾波)通過數學模型描述不確定性,適合動態(tài)目標跟蹤:例如,利用激光雷達的距離測量與毫米波雷達的速度測量,通過擴展卡爾曼濾波(EKF)融合得到更精準的目標運動狀態(tài)(位置、速度、加速度),使跟蹤誤差降低 40% 以上。規(guī)則型算法基于專家經驗設計融合邏輯,在結構化場景(如廠區(qū))中可靠性高:如 “當超聲波傳感器檢測到 5m 內有物體時,無論其他傳感器狀態(tài)如何,優(yōu)先觸發(fā)避障”。學習型算法(如深度學習)通過數據驅動自動學習融合規(guī)則,在復雜場景表現突出 —— 基于 Transformer 的融合模型可同時處理圖像、點云、雷達信號的異構數據,通過自注意力機制捕捉跨模態(tài)關聯(lián),在目標檢測任務中 mAP(平均精度)較單一傳感器提升 15%-20%。
低速自動駕駛中的融合實踐
在低速自動駕駛場景(如園區(qū)、港口)中,多傳感器融合呈現出近距離高精度、動態(tài)適應性強、成本敏感的獨特技術要求,其融合策略與高速場景有顯著差異。
傳感器選型的協(xié)同設計 體現場景適配性。激光雷達選用 16 線或 32 線配置,聚焦 20m 內的近距離點云密度(≥100 點 /㎡),重點識別行人、錐桶等低矮目標;攝像頭采用廣角鏡頭(視場角≥120°),配合畸變校正算法解決近距離成像失真,專注地面引導線與交通標志識別;超聲波傳感器部署于車身四周,在 5m 范圍內提供厘米級測距,彌補激光雷達在狹窄通道(如車庫)的探測盲區(qū);毫米波雷達則作為冗余,在暴雨、大霧等極端天氣下保障基礎測距能力。這種組合在成本(約為高速自動駕駛方案的 1/5)與性能間取得平衡,滿足低速場景的安全需求。
分層融合架構 實現高效感知。數據層融合階段,將激光點云與攝像頭圖像進行像素級對齊,生成帶語義信息的彩色點云,用于可行駛區(qū)域分割 —— 通過攝像頭的語義分割結果(如 “路面”“草地”)指導激光點云的地面提取,使可行駛區(qū)識別準確率提升至 98%。特征層融合階段,采用 “目標級融合” 策略:將攝像頭檢測的目標類別(如 “行人”“快遞車”)與激光雷達的三維尺寸、毫米波雷達的運動速度關聯(lián),構建完整的目標屬性表,為決策規(guī)劃提供多維度信息。決策層融合則基于有限狀態(tài)機設計安全規(guī)則:當任意傳感器檢測到 3m 內有動態(tài)目標時,觸發(fā) “謹慎行駛” 狀態(tài);當至少兩個傳感器同時檢測到 1m 內有障礙物時,立即激活緊急制動,通過 “多源確認” 降低誤判風險。





