傳感器在無人駕駛汽車道路識別上的應(yīng)用
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通用公司在1956年Motorama汽車展上誓言旦旦地表示，其旗下Firebird II概念車到1976年便可以實(shí)現(xiàn)無人駕駛，駕駛員將轉(zhuǎn)變?yōu)槌丝?，坐在電腦操控的玻璃頂篷汽車?yán)镲L(fēng)馳電掣地駛向目的地。車型擁有噴氣式戰(zhàn)斗機(jī)一般的線條且配備渦輪推進(jìn)動力裝置。
作為那個時代的運(yùn)動健將，著名棒球手尤吉•貝拉（Yogi Berra）后來表示，“未來，世界將大不同。”2016年將迎來1956年Motorama汽車展的第60周年，我們將看到一些早期限量版的自主駕駛展示車出現(xiàn)在展廳里。
今天，谷歌公司或許可以說是未來的先鋒代表，其在量產(chǎn)型豐田及雷克薩斯混合動力車基礎(chǔ)上改造的車型取代通用噴氣式暢想車，借助安裝在車頂上的激光雷達(dá)（LIDAR）成為首批“火星探測車”。
不難想象，依賴一級供應(yīng)商的幫助，豐田自己也在努力研發(fā)自主駕駛汽車——最終所有汽車制造商也將走上這條道路。“豐田投放了幾百萬美元用于建設(shè)其位于日本的ITS試驗(yàn)場及自主駕駛車型的開發(fā)——豐田在這項(xiàng)技術(shù)方面是動真格的，”豐田汽車銷售美國公司北美業(yè)務(wù)戰(zhàn)略集團(tuán)負(fù)責(zé)人表示。
“當(dāng)你第一次駕駛自主駕駛汽車時，你把手從方向盤上拿開，把腳從油門踏板上移開，汽車自己在加速前行，那種感覺真的很難想象，”Pisz說道。“你會有點(diǎn)不知所措。那種感覺令人難以置信。對普通人來說，這絕對是一個革命式的改變。”
通用汽車公司負(fù)責(zé)人認(rèn)為，這種變革需要得到消費(fèi)者的認(rèn)可。“我們沒有理由不相信電腦可以幫助我們開車，”他說。“我們讓電腦幫我們做了很多事情。我們還要進(jìn)一步開發(fā)技術(shù)，讓其可以做到這一點(diǎn)。”
“對自主駕駛汽車系統(tǒng)建立信心的過程其實(shí)就是不斷驗(yàn)證其可靠性的過程，駕駛過程涉及各種各樣潛在的狀況，我們都需要做到有效的處理，”谷歌一名發(fā)言人表示。“這樣，我們針對各種狀況做了大量的測試，同時幫助我們的系統(tǒng)學(xué)習(xí)處理各種狀況。”
不利因素包括自主駕駛汽車的合法化及法律責(zé)任的判定以及保險問題等。不過汽車公司可以幫助解決這些問題，因?yàn)殡S著汽車采用的自主駕駛技術(shù)越來越多，自主駕駛汽車的實(shí)現(xiàn)是遲早的事。
“有關(guān)汽車駕駛的法律法規(guī)在制定的時候從來沒有想到有一天汽車會自動駕駛，”谷歌發(fā)言人說道。“幸運(yùn)的是，一些立法機(jī)構(gòu)已經(jīng)認(rèn)識到這項(xiàng)技術(shù)的發(fā)展?jié)摿?，而且已?jīng)做了很多工作，為自主駕駛汽車能夠合法安全地行駛準(zhǔn)備了基本的框架。”
谷歌已經(jīng)有一些展示車可以自動行駛到目的地，所以并不是這項(xiàng)技術(shù)還不存在。問題的關(guān)鍵是要車輛可以做到萬無一失，產(chǎn)量達(dá)到一定程度，且對消費(fèi)者是安全的，此外價格還要在消費(fèi)者可以支付得起的范圍內(nèi)。
谷歌無人駕駛汽車上采用的是Velodyne Lidar公司的傳感器，價格達(dá)7萬美元，這個價格加上其外觀造型都無法達(dá)到主流汽車消費(fèi)者的要求。據(jù)美國交通部Volpe全國交通系統(tǒng)中心表示，一款自主駕駛汽車的成本約是同等檔次傳統(tǒng)車型的十倍。與此同時，J.D.Power公司報告稱，20%的消費(fèi)者認(rèn)為他們僅愿意多花3000美元購買一輛自主駕駛汽車。
可實(shí)現(xiàn)V2V通訊的傳感器
車輛可以通過傳感器來實(shí)現(xiàn)自主駕駛。在這個過程中，傳感器的作用是通過與其他車輛及設(shè)施的通訊，或各種通訊方式的結(jié)合使用，來觀察車輛周圍環(huán)境的狀況。通用凱迪拉克正在驗(yàn)證SuperCruise原型系統(tǒng)，該系統(tǒng)通過六個雷達(dá)和攝像頭來實(shí)現(xiàn)在高速公路上對速度和轉(zhuǎn)向的控制，但是對于真正自主駕駛來說，這點(diǎn)還遠(yuǎn)遠(yuǎn)不夠。
與此同時，雷克薩斯LS460也安裝了毫米波雷達(dá)、近紅外行人探測及高精度立體攝像頭來探測前方道路。
問題的關(guān)鍵是，今天，這些傳感器都是量產(chǎn)型的，而且已經(jīng)應(yīng)用在車輛上。據(jù)大陸汽車公司高級駕駛員輔助系統(tǒng)業(yè)務(wù)部負(fù)責(zé)人表示，大陸公司在對這些系統(tǒng)進(jìn)行可行性測試。大陸公司的奧迪原型車在車輛的各個角落都安裝了短程雷達(dá)，此外還有遠(yuǎn)程前向雷達(dá)以及車道感應(yīng)立體攝像頭。我們利用測試車來了解這些量產(chǎn)型傳感器可以幫助我們實(shí)現(xiàn)什么，甚至不用花很多的錢在那些非汽車領(lǐng)域的傳感系統(tǒng)上。
電裝美國公司工程部高級副總裁Doug Patton表示，量產(chǎn)型傳感器技術(shù)也會進(jìn)一步得到提高，這也會提升它們在自動駕駛汽車上的作用。今天常見的汽車用雷達(dá)最大視角范圍約為60度。“如果可以增加視角的話，最理想的角度為180度，那么你可以在車上放三個，就可以覆蓋所有范圍，”Patton解釋道。“而現(xiàn)在這樣做并不具備成本效益，”他補(bǔ)充說道。
但是用于實(shí)現(xiàn)自主駕駛，這還遠(yuǎn)遠(yuǎn)不夠。車內(nèi)傳感器還需要來自其他車輛及設(shè)施的數(shù)據(jù)支持。車與車及車與設(shè)施之間的通訊將越來越重要。傳感器并不能拐過障礙物進(jìn)行探測。
這些通訊可以幫助避免有遮擋的交叉路口的碰撞、前方有停車的追尾以及盲區(qū)碰撞等。通過車與車之間的通訊帶來這些好處的一個最大障礙就是目前許多車輛上無法實(shí)現(xiàn)這樣的通訊。解決方法是通過后市場在這些車輛上安裝價格合理的通訊裝置，讓老車型可以與新車型實(shí)現(xiàn)通訊。成熟的后市場是實(shí)現(xiàn)V2V技術(shù)的關(guān)鍵。
考慮到傳感器的限制，汽車制造商僅集中于一些有限的駕駛狀況，如泊車、低速駕駛及高速公路上的高速巡航。這些應(yīng)用選擇了一些目前系統(tǒng)可以勝任的功能，然后借助技術(shù)的不斷發(fā)展，逐漸縮小高速和低速之間的差距。
從較低車速開始
奧迪公司在2013消費(fèi)類電子展上通過一款原型車演示了車輛在沒有駕駛員的情況下自主泊車的功能。“我們先集中于低速駕駛狀況，因?yàn)樵谏虡I(yè)模式中，低速應(yīng)用可以確保系統(tǒng)的可靠性，”奧迪汽車電子開發(fā)實(shí)驗(yàn)室高級工程師Annie Lien說道。“慢慢地，我們會將其拓展到較高的車速范圍內(nèi)，比如高速公路的行使速度。在這個過程中，不僅傳感器的性能會提高，軟件的智能程度也會提升，”她補(bǔ)充說道。
較高車速的挑戰(zhàn)并不是需要較快的數(shù)據(jù)傳輸速度，而是系統(tǒng)面臨的狀況要復(fù)雜得多。“需要探測和分析的物體和障礙物很多，”她說道。在短期內(nèi)（十年內(nèi)），奧迪會推出“交通堵塞輔助”原型系統(tǒng)。該系統(tǒng)會在最高車速40mph（64km/h）范圍內(nèi)在擁擠的交通中實(shí)現(xiàn)對車輛的操控。
今天的技術(shù)還無法實(shí)現(xiàn)全速自主駕駛還有一個原因就是目前的駕駛員輔助系統(tǒng)由不同的供應(yīng)商提供，采用各自不同的技術(shù)。不過Lien表示，未來同一輛自主駕駛汽車上的所有子系統(tǒng)和控制這些系統(tǒng)的計算機(jī)都將來自同一個供應(yīng)商，從而實(shí)現(xiàn)最大程度的系統(tǒng)整合。“我們會對技術(shù)平臺做一點(diǎn)調(diào)整。”她說道。
大陸汽車公司的負(fù)責(zé)人認(rèn)為，最早到2014，最晚到2016年，我們將會看到交通堵塞輔助系統(tǒng)首次應(yīng)用在車輛上，適用車速范圍為20-25mph（32-40km/h）。該系統(tǒng)的目標(biāo)是，車輛可以在有限制的環(huán)境狀況下自行駕駛，同時在系統(tǒng)離開“舒適區(qū)域”時給予駕駛員5-10秒警告，告訴駕駛員需要切換到手動駕駛模式。
切換到手動控制模式需要大量的研發(fā)工作。這是我們投入大量時間和資源的地方，也是如何進(jìn)入和離開工作環(huán)路。也許有一天，我們可以完全不需要駕駛員。不過在這個過程中，我們還是需要實(shí)現(xiàn)自主駕駛模式的切換的。
電裝公司也在研究實(shí)現(xiàn)駕駛員切入的最佳方式，而且認(rèn)為抬頭顯示屏是一種不錯的方式，來引起駕駛員的注意。“我們認(rèn)為這是將信息傳遞給駕駛員的一種非常重要的方式，”他說道。電裝公司也在研究通過中控臺控制器觸摸及聲音控制的方式，讓駕駛員與自動駕駛系統(tǒng)進(jìn)行互動。
到2020年，在大多數(shù)的高速公路條件下，很多汽車都可以實(shí)現(xiàn)自主駕駛，而到2025年，第一批可以真正實(shí)現(xiàn)自主駕駛的汽車將會推向消費(fèi)市場。
雖然谷歌公司在自主駕駛汽車研發(fā)方面引發(fā)了廣泛的關(guān)注，但是該公司并無意要出售自主駕駛汽車，同時也認(rèn)識到將自主駕駛汽車推向市場所面臨的種種挑戰(zhàn)。很現(xiàn)實(shí)的是，要將這項(xiàng)技術(shù)推向市場還需要一定的時間。不過有一點(diǎn)很明確的是，整個行業(yè)正在朝這個方面前進(jìn)。(end)
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