中國食品配送企業(yè)美團測試自動駕駛汽車
自動駕駛車輛(Autonomous Vehicles,簡稱 AVs)是一類使用各種傳感器、算法和控制系統(tǒng),能夠在沒有人工干預(yù)的情況下自主行駛的車輛。這些車輛通常使用雷達、激光雷達(LiDAR)、攝像頭、全球定位系統(tǒng)(GPS)以及其他種類的傳感器來感知其周圍環(huán)境。這些數(shù)據(jù)隨后被送往一個或多個中央處理單元(CPU)進行解析和處理。
自動駕駛車輛的核心是一套復(fù)雜的算法,通?;跈C器學(xué)習(xí)或深度學(xué)習(xí),用于識別環(huán)境中的其他車輛、行人、交通信號和標志,以及任何其他可能影響駕駛的因素。通過這些算法,車輛能夠進行路徑規(guī)劃、避讓、加速、減速以及執(zhí)行其他復(fù)雜的駕駛?cè)蝿?wù)。
根據(jù)美國國家高速公路交通安全管理局(NHTSA)的分類,自動駕駛車輛分為 0 至 5 級,其中 0 級沒有自動化,5 級則是完全自動化,無需人工干預(yù)。隨著技術(shù)的不斷發(fā)展,自動駕駛車輛逐漸被應(yīng)用于多個場景,包括共享出行服務(wù)、貨運、緊急響應(yīng)以及公共交通。
需要注意的是,盡管自動駕駛車輛具有巨大的潛力,以減少交通事故、提高交通效率和改善出行體驗,但也存在一系列挑戰(zhàn),包括技術(shù)、法律、倫理和社會接受度等方面的問題。
自動駕駛汽車 (AV) 有望讓人類交通變得更加安全、舒適和可靠,從而徹底改變?nèi)祟惤煌?。從客運到貨物運輸,配備人工智能和傳感器的自動駕駛汽車提供了巨大的潛力。隨著技術(shù)的不斷進步,自動駕駛汽車對人類生活的顯著影響變得越來越明顯。
美國汽車工程師協(xié)會(SAE)將駕駛自動化分為不同的自動化級別,從0級(無自動化)到5級(完全自動化),代表車輛在無人控制車輛的情況下可以運行的程度。
本文將深入探討自動駕駛汽車的以下關(guān)鍵組件,這些組件對于實現(xiàn)這種自動化至關(guān)重要:
(1)傳感器和感知系統(tǒng)
(2)定位和繪圖
(3)控制系統(tǒng)
(4)通信和網(wǎng)絡(luò)
(5)網(wǎng)絡(luò)安全和隱私
通過探索這些主題,您將更深入地了解支持自動駕駛汽車開發(fā)和運營的工程原理。
自動駕駛傳感器:徹底改變感知系統(tǒng)
傳感器在車輛自動化中發(fā)揮著至關(guān)重要的作用,因為它們從周圍環(huán)境收集數(shù)據(jù)以實現(xiàn)安全高效的導(dǎo)航。自動駕駛汽車使用多種類型的傳感器,包括激光雷達、攝像頭和雷達。這些傳感器協(xié)同工作,可以全面了解車輛周圍的環(huán)境、檢測障礙物、識別交通燈并跟蹤其他車輛的運動。另一方面,感知系統(tǒng)使自動駕駛汽車技術(shù)能夠識別和區(qū)分行人、車輛、騎自行車的人、路標、車道標記和環(huán)境中的其他關(guān)鍵元素。通過融合多個傳感器的數(shù)據(jù)并利用復(fù)雜的感知算法,自動駕駛車輛可以做出明智的決策并規(guī)劃軌跡。
激光雷達
激光雷達 3D 測繪
光探測和測距 (LiDAR) 是一種遙感技術(shù),使用激光測量距離并創(chuàng)建詳細的高分辨率環(huán)境 3D 地圖。
在自動駕駛汽車中,激光雷達傳感器發(fā)射激光脈沖,激光脈沖從物體上反彈并返回到傳感器。通過測量光線傳播到物體并返回所需的時間,傳感器可以高精度地計算到物體的距離,通常在幾厘米之內(nèi)。這個過程每秒重復(fù)數(shù)千次,以創(chuàng)建環(huán)境的密集點云表示。
LiDAR 在檢測物體和車輛、創(chuàng)建駕駛環(huán)境的本地 3D 地圖、避免碰撞、道路幾何形狀檢測、挑戰(zhàn)性情況下的感知等方面發(fā)揮著至關(guān)重要的作用,并簡化了自動駕駛。激光雷達為自動駕駛汽車提供的幾個優(yōu)勢包括:
(1)它通過 360 度環(huán)境視圖提供準確的深度信息。這一深度對于物體檢測、定位和繪圖至關(guān)重要,使自動駕駛車輛能夠了解周圍環(huán)境的幾何形狀和結(jié)構(gòu)。
(2)LiDAR 可以檢測遠距離物體,最遠可達 200 米或更遠。
(3)LiDAR 不受環(huán)境光條件的影響,使其在黑暗、霧氣和眩光等各種照明情況下都能發(fā)揮作用,而其他傳感器則無法做到這一點。
然而,激光雷達也有一些缺點:
(1)它可能很昂貴,高端傳感器的成本高達數(shù)萬美元。
(2)LiDAR 傳感器可能會受到惡劣天氣條件(例如大雨或大雪)的影響,從而降低其性能。
(3)它無法像雷達那樣測量長距離。
(4)它缺乏像相機那樣創(chuàng)建高分辨率圖像的能力,而相機相對便宜。
在自動駕駛汽車中,激光雷達通常與其他傳感器結(jié)合使用,以創(chuàng)建高分辨率的導(dǎo)航地圖。這些地圖提供有關(guān)車輛周圍環(huán)境的詳細信息,包括其他車輛、行人和障礙物的位置。通過將激光雷達數(shù)據(jù)與攝像頭和雷達的信息融合,自動駕駛汽車可以更全面地了解其環(huán)境,從而做出更好的決策并更安全地行駛。
相機
AV 中的攝像頭檢測和分類
攝像頭是自動駕駛汽車中使用的另一種重要傳感器類型,與激光雷達相比,它提供低成本的解決方案。它們從環(huán)境中捕獲視覺信息,為物體檢測、識別和跟蹤提供有價值的數(shù)據(jù)。
自動駕駛汽車也稱為無人駕駛汽車,依靠安裝在前后左右各側(cè)的攝像頭來拼接其環(huán)境的 360 度視圖。自動駕駛汽車中的攝像頭通常使用高分辨率圖像傳感器,通常在 8 到 16 兆像素范圍內(nèi)(相比之下,人類的自然像素為 576 兆像素),以捕獲周圍環(huán)境的詳細圖像。然后,這些圖像通過先進的計算機視覺算法進行處理,以識別和分類物體,例如車輛、行人、交通標志和車道標記。
攝像頭不僅可以檢測物體,還可以將其分類為車輛、行人、交通信號燈等。此外,它們還有助于道路和車道檢測以及車道標記、交通標志(道路標志)和交通信號燈、后視鏡視圖等。通過這種方式,攝像頭可以幫助人類操作員駕駛自動駕駛車輛。
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