Zware regenval beïnvloedt de objectdetectie door LiDAR-sensoren voor autonome voertuigen

Autonome voertuigen van hoog niveau (AV’s) worden beloofd door Original Equipment Manufacturers (OEM’s) en technologiebedrijven om de verkeersveiligheid te verbeteren en economische en maatschappelijke voordelen voor ons allemaal te bieden.

Alle high-level AV’s zijn sterk afhankelijk van sensoren, en in de paper, “Realistic LiDAR with Noise Model for Real-Tim Testing of Automated Vehicles in a Virtual Environment,” gepubliceerd in het IEEE Sensors Journal, onderzoekers van de Intelligent Vehicles Group bij WMG Heeft de Universiteit van Warwick specifiek de prestaties van LiDAR-sensoren bij regen gesimuleerd en geëvalueerd.

Met behulp van de WMG 3xD-simulator hebben onderzoekers de LiDAR-sensoren van een autonoom voertuig getest bij verschillende regenintensiteiten, waarbij ze rondrijden op een simulatie van echte wegen in en rond Coventry. De simulator is een belangrijk onderdeel van het testen van autonome voertuigen, aangezien ze miljoenen kilometers weg moeten hebben afgelegd, dit betekent daarom dat ze kunnen worden getest in een veilige omgeving die hetzelfde is als een echte weg.

LiDAR-sensoren werken door talloze smalle bundels nabij-infrarood licht uit te zenden met cirkelvormige / elliptische doorsneden, deze kunnen reflecteren op objecten in hun trajecten en terugkeren naar de detector van de LiDAR-sensor.

Een van de problemen van LiDAR-sensoren is de verslechtering van de prestaties bij regen. Als een LiDAR-straal een regendruppel snijdt op een korte afstand van de zender, kan de regendruppel voldoende van de straal terug naar de ontvanger reflecteren, waardoor de regendruppel als een object wordt gedetecteerd. De druppeltjes kunnen ook een deel van het uitgestraalde licht absorberen, waardoor de prestaties van de sensoren achteruitgaan.

Met behulp van verschillende probabilistische regenmodellen (geen, tot verschillende intensiteiten) lieten de onderzoekers het de WMG 3XD-simulator ‘regenen’ en maten de reacties van de LiDAR-sensor op de regen, waarbij ze vals-positieve en vals-negatieve detecties vastlegden.

Ze ontdekten dat naarmate de regenintensiteit toenam, het voor de sensoren moeilijker werd om objecten te detecteren. Op korte afstand van het voertuig (tot 50 m) werden ten onrechte meerdere regendruppels gedetecteerd. Op middellange afstand (50m-100m) was dit echter afgenomen, maar toen de regenval toenam tot 50 mm per uur, nam de detectie van objecten door sensoren af ​​in combinatie met een groter bereik in afstand.

Dr.Valentina Donzella, van WMG, University of Warwick zegt:

“Uiteindelijk hebben we bevestigd dat de detectie van objecten wordt belemmerd door LiDAR-sensoren, hoe zwaarder de regen en hoe verder weg ze zijn, dit betekent dat toekomstig onderzoek zal moeten onderzoeken hoe we ervoor kunnen zorgen dat LiDAR-sensoren objecten nog voldoende kunnen detecteren in een lawaaierige omgeving.

“De ontwikkelde real-time sensor- en geluidsmodellen zullen helpen om deze aspecten verder te onderzoeken, en kunnen ook de ontwerpkeuzes van autonome voertuigfabrikanten informeren, aangezien er meer dan één type sensor nodig zal zijn om ervoor te zorgen dat het voertuig objecten kan detecteren bij zware regenval. ”