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在“五种距离传感器”推文中介绍了用于今年智能车竞赛中检测赛道路障的传感器。推文“TOF距离传感器”对于基于光飞行时间（TOF）的TOF10120传感器测量距离进行了实验，并检测到当阳光照射在物体表面该传感器基本上就失灵了。
使用橘红色喷漆制作障碍物
那么其它四种传感器对于在阳光照射在赛道以及障碍物上，是否会干扰检测数据呢？这个问题无论对于参赛同学选择检测障碍方案，还是对于竞赛组委会设置赛场环境都非常重要。
今天在4月份的最后一天，北京的天气非常好。尽管风大使得室外气温显得清凉以外，但充足的阳光使得办公室内非常温暖。
室内阳光充足 | 图片作者提供
在这种情况下，在办公室内可以对于前面提到的四种光学测距传感器在阳光下的性能进行测试。
通过实验可以验证，TFMIN，MVR1EB两款价格比较高的TOF类型激光测距传感器，在距离两米之内还是能够准确的反映出实际测量距离。这是因为这类传感器内部带有光强自动增益控制功能。
GP2Y0A02YKDF、TOF10120传感器则输出准确数据的测量范围显著下降。基本上都只能在0.5米之内。
测试阳光照射下TOF测距传感器
因此，在比赛中阳光直接照射在赛道和障碍物上时，对于TFMIN，MVR1EB两款传感器在距离障碍物两米之内没有太多的 影响，而GP2Y0A02YKDF、TOF10120则基本上达不到测距的要求了。
在没有阳光直射的情况下，上面五种测距传感器对于20厘米高，45厘米宽的障碍物检测效果如何呢？
下面通过旋转台带动测距传感器对于距离1米左右的障碍物进行扫描，绘制出传感器测到的距离随着转角变化的曲线。通过这个曲线可以比较清楚估计出测量距离的信噪比、空间分辨率以及检测范围。
测量一米距离的障碍物随着角度转动的距离曲线
下图是TFMINI传感器测量得到的障碍物的距离曲线。横坐标是传感器的转角，纵坐标蓝线表示传感器返回的距离数值； 红线表示传感器返回的信号强度数值。
由于在室内进行测量，障碍物后面和旁边都有桌子，墙壁以及书柜。在角度为正负15°的范围内，蓝线数据是传感器至障碍物之间的1米距离。在正负15°范围之外，则是周围环境反射的距离数值。
从中间曲线下降和上升的变化情况可以看出该传感器检测光斑尺寸，反映传感器的空间分辨率还是非常高的。
TFMINI传感器测量障碍物距离曲线
通过多次测量该曲线，无论是距离曲线还是测量强度数值都非常稳定。表明了该传感器在1米范围内测得数据的信噪比非常高，数值稳定。
下图是MVR1EB传感器测量得到的距离曲线，与TFMINI传感器基本一致。反映出这两个传感器的性能相仿，空间分辨率也接近。
只是在传感器返回的信号强度曲线两者相差很大，表明这两个传感器在信号处理回路中具有很大的区别。
MVR1EB传感器测量障碍物距离曲线
TOF10120传感器由于没有良好的发射和接收镜头，使得该传感器只能适应于近距离的测量。下面的曲线反映出在1米范围内，该传感器所测量得到的数据已经具有了很大的噪声。详细的测量可以参见推文“TOF距离传感器”中的数据。
TOF10120最大距离输出为200厘米。当距离一旦超过某个阈值（阈值受到环境光线影响很大，阳光下，这个距离急剧下降），传感器输出立即变成200厘米。
TOF10120传感器测量障碍物距离曲线
GP2Y0A传感器采用几何光学的方式测量距离。它输出是模拟电压量，当距离越短，输出的电压量越大。反正，距离越长，电压越小。距离和电压之间不是线性关系。
下图反映出GP2Y0A传感器对于一米之外障碍物的测量信号。信号波动很大，而且障碍物的外观也没有能够反映在测量信号中。这说明该传感器只能使用于近距离没有阳光干扰测量。
GP2Y0A02YKDF测量障碍物距离曲线
使用超声波可以避免光线的影响。它的最大缺点就是超声波的波束很宽。造成检测障碍物的空间分辨率很低。
下图反映了超声波对于一米障碍物检测距离曲线。信号基本上淹没在周围环境反射信号中。无法区分障碍物的存在。
超声波测量障碍物距离曲线
将障碍物移动到0.8米左右，得到下面的测量距离曲线。可以看到传感器对于前面的障碍物的距离输出有了明显的变化。
检测到的障碍物的宽度大于实际障碍物的视角，这是由于超声波波束很宽造成的。
从这两个曲线可以看出，超声波对于比赛中的障碍物检测只能在距离小于1米，得到障碍物的大体位置。
超声波测量障碍物距离曲线
由于有了路障的存在，使得比赛中速度和可靠性之间的关系更加微妙，比赛将出现更加激烈的斗智斗勇的场面。但不管怎样，良好的传感器方案将是完成比赛任务的前提。
