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        自動駕駛的一二三四五六

        時間:2022-06-20 14:28:39來源:智駕最前沿

        導語:?自動駕駛的發展給智能交通的實現提供了更多的可能,隨著低速自動駕駛的逐漸普及與各地區高速自動駕駛試驗區域的開設,我們生活的方方面面都開始有自動駕駛身影的存在。自動駕駛技術的提升也讓自動駕駛的發展模式愈發統一,其概念也越發清晰,今天智駕最前沿就帶大家來聊聊自動駕駛中的一、二、三、四、五、六。

          一個概念

          一個概念即是指自動駕駛的概念,自動駕駛,又稱為無人駕駛汽車、電腦駕駛汽車、無人車,是一種通過高級輔助駕駛系統對駕駛員進行輔助或者不需要通過駕駛員進行操作的車輛。作為自動化載具,自動駕駛汽車可以不需要人類操作即能感知其環境并對需要出行的路徑進行導航,自主完成出行過程。

          全自動駕駛汽車通過雷達(激光雷達、毫米波雷達)、車載攝像頭等硬件設備及軟件系統協調合作,讓自動駕駛汽車可以在無需駕駛員操作的情況下,就完成出行操作,安全可靠地將乘客送達目的地。

          兩個模式

          自動駕駛汽車主要有兩個技術發展模式,即單車智能與智能網聯。

          單車智能單車智能即在自動駕駛汽車上加裝足夠多的硬件設備(激光雷達、毫米波雷達、車載攝像頭等),讓自動駕駛汽車可以獲得更加完善的交通信息,并可以自主對交通信息進行辨別。單車智能更加偏向于個體智能,即對自動駕駛汽車個體的智能化提出了更高的要求。

          智能網聯智能網聯即將自動駕駛汽車聯入到交通網絡內,車輛與車輛、車輛與行人、車輛與道路等交通參與者之間可以將出行路徑、規劃及行駛狀態等數據發送到云端,并分享給每一個交通參與者。智能網聯的發展可以讓自動駕駛汽車獲得更多的交通信息,并可以提前對出行狀態做出調整,從而確保出行的安全。智能網聯更加偏向于整體智能,即道路、車輛、行人等所有交通參與者之間的智能。智能網聯是現階段大家普遍認同的自動駕駛落地方案,但因為法律法規不完善、交通設施改造安排不明確、大眾認可度并不是非常高等,依舊面臨很多的問題(相關閱讀:一文解析車路協同發展難點)。

          三個要素

          自動駕駛的實現,離不開感知、規劃、控制這三大技術要素。

          感知自動駕駛汽車想要完成自主行駛,就需要像是人行走一樣,“看”得清道路是第一要求,感知就是讓自動駕駛汽車可以對交通環境進行理解和把握,通過感知系統的加持,自動駕駛汽車可以對交通環境中障礙物(車輛、行人)的位置、速度及接下來可能的行為;交通環境中可以行駛的區域、交通規則(車道線檢測、紅綠燈識別、交通標識識別)等信息進行獲取,自動駕駛汽車還可以通過感知系統了解自己所處的位置(定位)從而可以為進一步的決策和規劃提供重要的道路信息。

          規劃自動駕駛汽車“看”的清是第一步,而對于“看”到的信息進行分析決策,并對之后的出行行為進行規劃,則是更為重要的一個環節。就像人在路面行走一樣,需要對自己要走的路徑進行規劃,自動駕駛汽車也要對獲得的道路信息進行規劃,根據規劃方向的不同,可以分為行為規劃、任務規劃和動作規劃。自動駕駛汽車根據出行任務,對交通情況(車輛、行人等)信息進行分析,從而做出對應的判斷,如超車、停車、繞行等。規劃系統就像是人類的大腦,會對獲得的道路信息進行分析判斷,并根據出行任務,對駕駛行為做出調整。規劃這一環節,就是人類駕駛員在駕駛汽車過程中對于交通環境對處理過程,規劃對于自動駕駛汽車非常重要,想要讓自動駕駛汽車安全行駛,能夠處理各種交通環境,則需要自動駕駛汽車可以對不同的場景做出及時反應,在面對諸如“乘客優先”還是“行人優先”等決策時,可以直接給出最佳解決方案。

          控制控制這一環節,則是自動駕駛汽車落地的最直觀的體現,作為自動駕駛汽車整套系統的最底層,擔負著人類駕駛員“手”和“腳”的角色,控制系統對于自動駕駛汽車做出的規劃做出反應,讓自動駕駛汽車成功完成加速、減速、避讓等一系列動作,自動駕駛控制執行的核心技術主要包括車輛的縱向控制和橫向控制技術。

          四個方向

          自動駕駛的發展路徑有著很清晰的四個方向,即我們所熟知的汽車“新四化”(電動化、智能化、網聯化、共享化)。

          電動化汽車電動化發展,給自動駕駛汽車的實現提供了良好的載體,相較于燃油車發動機作為動力來源,在工作過程中會出現爆燃等不可控因素,電動汽車擁有更強的可控性。由于電動汽車主要依靠發電機和電動機來操縱汽車,可以通過對輸出電壓的變化,來有效控制發電機和電動機的轉速,從而可以對汽車實現高效控制。自動駕駛汽車需要自主完成出行過程,想要提高自動駕駛汽車的安全性,對于自動駕駛汽車的有效控制是必不可少的。

          智能化汽車電動化發展現階段依舊存在續航里程過低、溫度對續航里程影響較大等問題,當這些弊端得到解決,電動汽車可以實現與燃油車同等工作效能后,汽車智能化技術將得到進一步發展。智能化,主要是指單車智能,也是高級輔助駕駛系統的一種體現,雖然現在很多汽車都已經搭載了高級輔助駕駛系統,但僅實現了L2、L3的部分自動駕駛,距離L5的自動駕駛還有很長一段路要走,單車智能技術的提升,給自動駕駛的實現提供了技術儲備和實現可能,逐步提高單車智能的技術,一步步實現單車智能下的自動駕駛,是實現L5級別自動駕駛的過渡,也是必不可少的一種方案,因此汽車智能化是自動駕駛實現的必要階段。

          網聯化網聯化即車聯網技術的發展,單車智能的發展擁有成本過高、裝載感知硬件過多等弊端,網聯化的發展,將單車智能感知交通的任務通過車聯網技術,以數據傳輸的方式傳達給參與交通的車輛,通過V2X(車輛與車輛、車輛與行人、車輛與道路等)技術,將多變的道路信息傳送給已經實現單車智能的汽車,讓車輛在道路上行駛過程中可以提前被告知、提前做出對應反饋,可以使自動駕駛更加安全,更加高效,也可以促進交通的管理,提高行駛效率,自動駕駛時代一定離不開網聯化。

          共享化隨著自動駕駛時代的到來,共享化的出行方式獲將成為優化交通發展、完善交通規劃的有效方式,通過共享化,可以讓自動駕駛汽車使用效率達到最高,可以節省更多的停車場地開發。

          五個模塊

          自動駕駛的發展離不開域控制器的技術提升,域控制器可以將原先孤立的ECU相互融合,通過一個或多個大腦來操控全車的ECU與傳感器,可以讓更多功能類似,但是相互分離的ECU集成到一個比ECU更加強大的處理器硬件平臺上,域控制器的發展將讓汽車智能化升級的研發成本逐步降低,加速自動駕駛技術的落地。域控制器主要分為動力域、車身域、底盤域、座艙域和自動駕駛域的五域集中式電子電器架構。

          動力域即安全域,是一種智能化的動力總成管理單元,主要用于動力總成的優化與控制,在電動汽車中主要是指電驅和電控系統的集成化,同時兼具電氣智能故障診斷、智能節電、總線通信等功能。

          車身域車身域主要是將分散化的功能組合逐漸過渡到集成所有車身電子控制功能,全車身如剎車燈、尾門鎖等設備的控制集成化到一起,可以有效降低整車重量,降低各部件的控制成本。

          底盤域底盤域主要是和汽車的行駛相關,是行駛系統、傳動系統、轉向系統和制動系統的集成,主要負責汽車各驅動部件的連接、動力傳輸、轉向、制動等功能,是汽車作為出行工具的主要控制域,底盤域的發展也是自動駕駛汽車能否落地的關鍵因素。與動力域類似,底盤域內所涉及的控制系統大多都具備較高的安 全等級要求,需要符合 ASIL-D 安全等級(ASIL 系列中最高安全等級)。因此底盤域亦具備著較高的行業門檻,目前多數底盤域控制器仍處于實驗室階段。

          座艙域座艙域主要負責汽車座艙電子系統功能,集成了包括智能座艙如組合儀表、中控大屏、抬頭顯示等功能,不同于傳統座艙由幾個分散子系統或單獨模塊等組成,座艙域需要具備卓越的處理性,可以將多屏聯動、多屏駕駛等復雜智能座艙功能成為現實。

          自動駕駛域自動駕駛域需要具備多傳感器融合、定位、路徑規劃、無線通訊、決策控制、高速通訊等能力,自動駕駛域需要外接如毫米波雷達、激光雷達、車載攝像頭、慣性導航等硬件設備,從而實現自動駕駛的感知、決策能力,其核心是芯片的處理能力,最終目標是實現自動駕駛的算力需求,簡化設備,提高自動駕駛系統的集成度。自動駕駛域也是負責汽車在自動駕駛狀態下底層核心數據、聯網數據的安全保障工作,是推動L3及以上更高等級自動駕駛的核心部件。

          六個等級

          國際汽車工程師學會,根據高級輔助駕駛系統參與行駛過程的程度,將自動駕駛分為L0-L5共6個等級。

        自動駕駛分級

          2021年8月20日由工業和信息化部提出、全國汽車標準化技術委員會歸口的GB/T 40429-2021《汽車駕駛自動化分級》推薦性國家標準由國家市場監督管理總局、國家標準化管理委員會批準發布(國家標準公告2021年第11號文),也已于2022年3月1日起實施。在此分級中,也將自動駕駛分成了6個等級,其中0-2級為駕駛輔助,系統輔助人類執行動態駕駛任務,駕駛主體仍為駕駛員;3-5級為自動駕駛,系統在設計運行條件下代替人類執行動態駕駛任務,當功能激活時,駕駛主體是系統。

        標簽: 自動駕駛

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