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傳感器在無(wú)人駕駛汽車道路識(shí)別上的應(yīng)用

發(fā)布時(shí)間:2016-11-18 責(zé)任編輯:wenwei

【導(dǎo)讀】無(wú)人駕駛汽車采用時(shí)刻保持工作狀態(tài)的傳感器來(lái)識(shí)別道路并避免碰撞。此類技術(shù)也逐漸投入生產(chǎn),但是完全自主駕駛的汽車很可能到2025年前都不會(huì)真正進(jìn)入市場(chǎng)。
 
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(wú)人駕駛,駕駛員將轉(zhuǎn)變?yōu)槌丝停陔娔X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(dòng)力裝置。
 
作為那個(gè)時(shí)代的運(yùn)動(dòng)健將,著名棒球手尤吉•貝拉(Yogi Berra)后來(lái)表示,“未來(lái),世界將大不同。”2016年將迎來(lái)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(shuō)是未來(lái)的先鋒代表,其在量產(chǎn)型豐田及雷克薩斯混合動(dòng)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(cè)車”。
 
傳感器在無(wú)人駕駛汽車道路識(shí)別上的應(yīng)用
 
不難想象,依賴一級(jí)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(wàn)美元用于建設(shè)其位于日本的ITS試驗(yàn)場(chǎng)及自主駕駛車型的開(kāi)發(fā)――豐田在這項(xiàng)技術(shù)方面是動(dòng)真格的,”豐田汽車銷售美國(guó)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(shí),你把手從方向盤上拿開(kāi),把腳從油門踏板上移開(kāi),汽車自己在加速前行,那種感覺(jué)真的很難想象,”Pisz說(shuō)道。“你會(huì)有點(diǎn)不知所措。那種感覺(jué)令人難以置信。對(duì)普通人來(lái)說(shuō),這絕對(duì)是一個(gè)革命式的改變。”

電腦能駕駛汽車
 
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(méi)有理由不相信電腦可以幫助我們開(kāi)車,”他說(shuō)。“我們讓電腦幫我們做了很多事情。我們還要進(jìn)一步開(kāi)發(fā)技術(shù),讓其可以做到這一點(diǎn)。”
 
“對(duì)自主駕駛汽車系統(tǒng)建立信心的過(guò)程其實(shí)就是不斷驗(yàn)證其可靠性的過(guò)程,駕駛過(guò)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(duì)各種狀況做了大量的測(cè)試,同時(shí)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(xiǎn)問(wèn)題等。不過(guò)汽車公司可以幫助解決這些問(wèn)題,因?yàn)殡S著汽車采用的自主駕駛技術(shù)越來(lái)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(shí)候從來(lái)沒(méi)有想到有一天汽車會(huì)自動(dòng)駕駛,”谷歌發(fā)言人說(shuō)道。“幸運(yùn)的是,一些立法機(jī)構(gòu)已經(jīng)認(rèn)識(shí)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(dòng)行駛到目的地,所以并不是這項(xiàng)技術(shù)還不存在。問(wèn)題的關(guān)鍵是要車輛可以做到萬(wàn)無(wú)一失,產(chǎn)量達(dá)到一定程度,且對(duì)消費(fèi)者是安全的,此外價(jià)格還要在消費(fèi)者可以支付得起的范圍內(nèi)。
 
谷歌無(wú)人駕駛汽車上采用的是Velodyne Lidar公司的傳感器,價(jià)格達(dá)7萬(wàn)美元,這個(gè)價(jià)格加上其外觀造型都無(wú)法達(dá)到主流汽車消費(fèi)者的要求。據(jù)美國(guó)交通部Volpe全國(guó)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(shí),J.D.Power公司報(bào)告稱,20%的消費(fèi)者認(rèn)為他們僅愿意多花3000美元購(gòu)買一輛自主駕駛汽車。
 
傳感器在無(wú)人駕駛汽車道路識(shí)別上的應(yīng)用
 
可實(shí)現(xiàn)V2V通訊的傳感器
 
車輛可以通過(guò)傳感器來(lái)實(shí)現(xiàn)自主駕駛。在這個(gè)過(guò)程中,傳感器的作用是通過(guò)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(lái)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(guò)六個(gè)雷達(dá)和攝像頭來(lái)實(shí)現(xiàn)在高速公路上對(duì)速度和轉(zhuǎn)向的控制,但是對(duì)于真正自主駕駛來(lái)說(shuō),這點(diǎn)還遠(yuǎn)遠(yuǎn)不夠。
 
與此同時(shí),雷克薩斯LS460也安裝了毫米波雷達(dá)、近紅外行人探測(cè)及高精度立體攝像頭來(lái)探測(cè)前方道路。
 
問(wèn)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(jí)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(duì)這些系統(tǒng)進(jìn)行可行性測(cè)試。大陸公司的奧迪原型車在車輛的各個(gè)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(cè)試車來(lái)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(guó)公司工程部高級(jí)副總裁Doug Patton表示,量產(chǎn)型傳感器技術(shù)也會(huì)進(jìn)一步得到提高,這也會(huì)提升它們?cè)谧詣?dòng)駕駛汽車上的作用。今天常見(jiàn)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(gè),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(shuō)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(lái)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(lái)越重要。傳感器并不能拐過(guò)障礙物進(jìn)行探測(cè)。
 
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(guò)車與車之間的通訊帶來(lái)這些好處的一個(gè)最大障礙就是目前許多車輛上無(wú)法實(shí)現(xiàn)這樣的通訊。解決方法是通過(guò)后市場(chǎng)在這些車輛上安裝價(jià)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(chǎng)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(kāi)始
 
奧迪公司在2013消費(fèi)類電子展上通過(guò)一款原型車演示了車輛在沒(méi)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(kāi)發(fā)實(shí)驗(yàn)室高級(jí)工程師Annie Lien說(shuō)道。“慢慢地,我們會(huì)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(gè)過(guò)程中,不僅傳感器的性能會(huì)提高,軟件的智能程度也會(huì)提升,”她補(bǔ)充說(shuō)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(cè)和分析的物體和障礙物很多,”她說(shuō)道。在短期內(nèi)(十年內(nèi)),奧迪會(huì)推出“交通堵塞輔助”原型系統(tǒng)。該系統(tǒng)會(huì)在最高車速40mph(64km/h)范圍內(nèi)在擁擠的交通中實(shí)現(xiàn)對(duì)車輛的操控。
 
傳感器在無(wú)人駕駛汽車道路識(shí)別上的應(yīng)用
 
今天的技術(shù)還無(wú)法實(shí)現(xiàn)全速自主駕駛還有一個(gè)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(guò)Lien表示,未來(lái)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(jì)算機(jī)都將來(lái)自同一個(gè)供應(yīng)商,從而實(shí)現(xiàn)最大程度的系統(tǒng)整合。“我們會(huì)對(duì)技術(shù)平臺(tái)做一點(diǎn)調(diào)整。”她說(shuō)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(huì)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(shí)在系統(tǒng)離開(kāi)“舒適區(qū)域”時(shí)給予駕駛員5-10秒警告,告訴駕駛員需要切換到手動(dòng)駕駛模式。
 
切換到手動(dòng)控制模式需要大量的研發(fā)工作。這是我們投入大量時(shí)間和資源的地方,也是如何進(jìn)入和離開(kāi)工作環(huán)路。也許有一天,我們可以完全不需要駕駛員。不過(guò)在這個(gè)過(guò)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(cuò)的方式,來(lái)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(shuō)道。電裝公司也在研究通過(guò)中控臺(tái)控制器觸摸及聲音控制的方式,讓駕駛員與自動(dòng)駕駛系統(tǒng)進(jìn)行互動(dòng)。
 
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(huì)推向消費(fèi)市場(chǎng)。
 
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(wú)意要出售自主駕駛汽車,同時(shí)也認(rèn)識(shí)到將自主駕駛汽車推向市場(chǎng)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(chǎng)還需要一定的時(shí)間。不過(guò)有一點(diǎn)很明確的是,整個(gè)行業(yè)正在朝這個(gè)方面前進(jìn)。
 
 
 
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