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控制技術/MCU  

自動駕駛車駛向安全的未來

上網時間: 2013年08月08日     打印版  Bookmark and Share  字型大小:  

關鍵字:自動駕駛  ESC  感測器融合  安全氣囊  演算法 

歐洲共同體(EC)期望能在2020年時將交通事故死亡人數減少50%;而聯合國也發佈了類似的計劃,以期為全球各地改善道路交通安全以及減少交通意外的發生。這為汽車製造商和一線關鍵元件製造商轉型至自動駕駛之路提供了一個良好契機──以矽晶為身、以演算法為腦且不易疲勞也不受情緒影響的代理駕駛,比起人類駕駛更安全。另外,減少溫室氣體排放的訴求也推動了自動駕駛的實現。

自動駕駛所需的建構模組已經建構得很完整了,如電子穩定控制(ESC)就是目前自動駕駛領域最普遍採用的駕駛輔助系統之一,博世集團(Bosch Group)負責自動駕駛技術業務的Wolf-Henning Scheider解釋說,ESC已被證明“顯然是防範事故產生的最好技術措施”。

當然,最終接管汽車控制的系統會複雜得多。為了使車輛能自主駕駛(無需司機)或至少能自動(有司機,但僅負責監控電子司機的行為),首先,它必須對周圍環境形成機器感知。因此,感測器是下一代車輛的先決條件。然後,車輛必須能處理由感測器提供的數據並將其演算法結果解讀成影響車輛縱向和橫向運動指令的能力。自動駕駛所需的第三個要素(執行器已經完整)──電動方向盤向、電控剎車(ESC已要求該功能)和電控油門已經是目前汽車的標準配備。但仍需要對演算法和運算資源進行研究和先進的開發,這與感測器非常類似。

並非所有的感測器技術都適合量產車。Google在其知名的自主駕駛車實驗中所用到的雷射雷達(雷射)感測器可以提供良好的空間解析度,但它們相當容易受到諸如霧、雪等不利天氣的影響而導入誤差。另外,對大量車輛生產來說,它們也太過昂貴。複雜的機械和光學要求,使其即使在量產時,價格也不會顯著下降,Daimler公司駕駛輔助與底盤系統總監Ralf Herrtwich說。

為了讓汽車的大腦產生360度的環繞影像,製造商通常依靠成熟的技術──雷達、多通道和單通道照相機、紅外和超音波的組合。例如,Daimler在汽車外部四週裝了4個雷達感測器,另外,在汽車的前後保險桿中心位置又各裝了一個長距離雷達(可測270公尺)。雷達和攝影機能有效地加以互補,Herrtwich解釋:雷達可有效確定相對速度以及與對象之間的距離;照相機輔以模式辨識軟體可提供具有高解析度的影像,還能辨別不同物體。此外,多通道攝影機可為其提供周圍環境的空間模型。


雷達和視訊感測器為汽車呈現一個360度的環境模型。

控制車輛行駛的電子系統必須準確且可靠地提供資訊,才能用於計算出正確的駕駛決策。因此,要將來自不同感測器的訊號結合起來,並對其合理性和重要性進行雙重檢測──這種方法稱為‘感測器融合’。

在目前的駕駛輔助系統中,雷達和視訊感測器的訊號已被用來控制多項安全功能。例如,視訊訊號可用於機械感測器觸發安全氣囊前,‘警告’安全氣囊控制器:碰撞是否不可避免?Bosch公司車身底盤系統控制部門總裁Gerhard Steiger解釋說:“在發生事故時,視訊控制系統可預啟動安全氣囊和安全帶,也節省了寶貴的時間。”

到了下一階段,車輛將是互連的(無論是以車對車,還是以車對基礎設備的方式)。基礎設備包括儲存在雲端中的相關交通數據。當地的即時天氣資訊、不同的限速或交通擁塞等資訊都將會被用來決定汽車內部系統的配置,Steiger說。

目前,汽車製造商和元件供應商正討論實現自動駕駛的開發藍圖。Steiger認為,自動駕駛所需的技術將逐漸從目前先進的駕駛輔助系統衍生出來。相較於一般OEM多半不太想公開其自動駕駛確定時間表的作法,供應商Continental公司日前已經發佈了一個詳細的開發藍圖。

Continental計劃在2016年時提供一款半自動駕駛方案:半自動駕駛系統可在較簡單和結構化的駕駛情況下(如車輛在公路上的起動/停止)代替駕駛人開車。此外,Bosch公司則計劃推出一個被稱為‘交通崗助手’的系統,它除了能與前方車輛保持距離,還能控制側邊轉向,但駕駛人仍需要密切監控其行為。

四年後,Continental希望能更上層樓,推出其‘高度自動化駕駛’系統。在這個階段,機器將接管駕駛工作,人類駕駛人則可在車內上網或看報。歐洲一家先進駕駛技術廠商Mobileye日前也表示,採用該公司技術的無人駕駛汽車可望於2016年掛牌上路。

同時,Bosch公司稱為‘交通擁堵先導’的計畫也在實施中。“該先導將能夠在公路上自動駕駛汽車,使汽車完成從啟動到熄火停車的整個過程。”Steiger說。

半自動或高度自動化駕駛──這兩類自動駕駛的共同點是:駕駛人仍必須在任何時候都能夠介入操控汽車系統。

(參考原文:Roadmap to automated driving takes shape: silicon chauffeur takes over,by Christoph Hammerschmidt)





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