能够在雾中安全运行的自动飞行无人机和自动驾驶出租车可能听起来很未来，但桑迪亚国家实验室的雾气设施的新研究正在使未来更接近。

当人和传感器难以探测到物体时，雾会使水、空和陆地旅行变得危险。桑迪亚雾气设施的研究人员正在通过计算成像方面的新光学研究以及与美国国家航空航天局（NASA）从事先进空中移动的研究人员、Teledyne FLIR公司和其他公司合作，在定制的雾气中测试传感器，这些雾气可以根据需要进行测量和重复生产，从而应对这一挑战。

"改进光学传感器以更好地感知和识别穿过雾气的物体，以保护人类的生命，防止财产损失并启用新技术和能力，这一点很重要。"光学工程师杰里米-赖特说。

桑迪亚的雾室建于2014年，长180英尺，高10英尺，宽10英尺。雾室内有塑料布，以夹住雾气。

当团队开始测试时，64个喷嘴在喷射定制的水和盐的混合物时发出嘶嘶声。随着喷雾的扩散，湿度增加，形成浓雾。很快，室内的观察者将无法通过气溶胶看到墙壁、天花板或入口，几英尺外的人和物体将被遮挡或完全隐藏。

桑迪亚的研究人员仔细测量雾的属性，以了解它是如何形成和变化的。通过调整环境参数，研究人员可以改变雾的属性，以更好地匹配自然发生的雾。

化学工程师Andres Sanchez说："我们的团队可以测量并完全描述我们在设施中产生的雾的特征，我们可以在不同的日子里重复产生类似的雾。当我们测试传感器在雾中的表现时，拥有一致和可测量的条件非常重要。"

为自动飞行的车辆、飞机和无人机实现安全的全天候操作

"我们测试了可能进入自主飞行器的感知技术，我们想确保这些车辆能够在我们的空域中安全运行。这项技术将取代飞行员的眼睛，而我们需要能够在所有类型的天气中做到这一点。"美国宇航局该项目的首席工程师尼克-克拉默说。

该团队在室内设置了一个固定的无人机作为目标，然后测试了各种传感器，看他们在雾中能多好地感知无人机。

桑迪亚国家实验室的雾室对于这项测试来说是非常重要的，它使我们能够真正调整参数并观察长距离的变化。我们可以复制与航空航天环境有关的长距离和各种类型的雾。

Cramer说，自我飞行技术的挑战之一是会有大量的小型车辆在近距离飞行。我们需要能够检测并避开这些小型车辆，这些测试的结果将使我们能够挖掘出目前感知技术的差距是什么，以便向自动驾驶汽车发展。

雾化设施有助于证明技术

Teledyne FLIR公司在桑迪亚的雾气设施中测试了自己的红外摄像机，以确定它们对行人和其他物体的探测和分类的效果如何。Teledyne FLIR公司的汽车工程总监Chris Posch说，这些相机可用于提高当今具有自动紧急制动等先进驾驶辅助系统功能的车辆和未来自主车辆的安全性。

雾测试在自然界中很难进行，因为它转瞬即逝，而且通常在水滴大小、一致性和雾的可重复性方面有许多固有的差异，由于桑迪亚的雾气设施可以反复制造各种含水量和大小的雾气，该设施对于以彻底的科学方式收集测试数据至关重要。

桑迪亚和Teledyne FLIR公司用车辆安全传感器进行了多项性能测试，包括可见光摄像机、长波红外摄像机、中波红外摄像机、短波红外摄像机和激光雷达。

结果显示，Teledyne FLIR公司的长波红外相机可以在大多数雾中准确地检测和分类行人和其他物体，而可见光相机在这方面是有挑战的。

透过雾气检测、定位和成像物体的新研究

桑迪亚的一个研究小组最近在《光学快报》上发表了一篇论文，描述了一个为期三年的项目的当前成果，该项目利用计算成像和光如何在雾中传播和散射的科学来创建算法，使传感器能够在雾中检测、定位和成像物体。

电气工程师和项目负责人Brian Bentz说："目前看穿雾和散射光的方法成本很高，而且可能有局限性。我们正在利用我们所知道的关于光在雾中如何传播和散射的知识来改善传感和态势感知能力。"

该团队已经模拟了光如何通过雾传播到一个物体和一个检测器--通常是相机中的一个像素--然后倒置该模型，以估计光来自何处和物体的特征。通过改变模型，这种方法可以用于可见光或热光。

该团队已经使用该模型来检测、定位和描述雾中的物体，并将在项目的最后一年对物体进行成像。该团队一直在使用桑迪亚的雾气设施进行实验验证。

在进行这项研究的同时，桑迪亚团队创建了两个台式雾气室，以支持学术联盟伙伴、位于印第安纳州西拉法叶的普渡大学的一个项目。

桑迪亚公司正在研究其新的台式雾气室产生的雾气并确定其特征，而普渡大学正在使用其双胞胎系统进行实验。

普渡大学教授凯文-韦伯正在领导一项研究，开发一种基于光在散射时如何与自身发生干扰的成像技术，并利用这些效应来检测物体。