自動駕駛是如何實現(xiàn)的?
自動駕駛依靠多傳感器融合感知、高精度定位導(dǎo)航、智能決策控制等一系列復(fù)雜技術(shù)實現(xiàn)。在這個過程中,雷達(dá)、攝像頭等傳感器就像汽車的“眼睛”,負(fù)責(zé)感知周圍環(huán)境;高精度地圖和定位技術(shù)輔助車輛確定自身位置并規(guī)劃路徑;智能決策算法則對收集到的數(shù)據(jù)進(jìn)行分析,進(jìn)而實現(xiàn)自動控制。這些技術(shù)相互配合,共同助力自動駕駛的達(dá)成 。
先來說說傳感器的關(guān)鍵作用。雷達(dá),這一名字源于英文“無線電探測與測距”的縮寫,其核心功能便是發(fā)現(xiàn)目標(biāo)并確定目標(biāo)位置。它通過脈沖回波與發(fā)射脈沖的間隔精準(zhǔn)計算與目標(biāo)的距離。其中,毫米波雷達(dá)工作在毫米波波段,具有方向性強的特點,能夠準(zhǔn)確辨別障礙物的相對位置。而且,它在煙霧、揚塵等復(fù)雜環(huán)境中,依然可以準(zhǔn)確感知周圍環(huán)境,有著全天候全天時工作的優(yōu)勢。激光雷達(dá)則是激光與雷達(dá)技術(shù)的巧妙結(jié)合,屬于利用光波進(jìn)行測量的主動探測方式。它通過測量激光從發(fā)出經(jīng)障礙物反射到被傳感器接收的時間,來精確計算障礙物的距離。其分辨率精度比毫米波雷達(dá)更勝一籌,不過傳播距離相對較短,在雨天環(huán)境下可能會干擾行車安全。激光雷達(dá)與毫米波雷達(dá)相輔相成,恰似汽車探路的左膀右臂,激光雷達(dá)負(fù)責(zé)處理近處高精度建模,毫米波雷達(dá)則處理遠(yuǎn)處低精度建模。激光雷達(dá)主要由激光發(fā)射模塊、接收模塊、掃描器、透鏡天線和信號處理模塊等組成,掃描器還分為機械式、轉(zhuǎn)鏡式、微鏡式與泛光面陣式等多種類型。
除了雷達(dá),攝像頭也是重要的傳感器之一。攝像頭能夠捕捉車輛周圍的視覺圖像信息,為自動駕駛系統(tǒng)提供豐富的細(xì)節(jié),幫助車輛識別交通標(biāo)志、車道線、其他車輛和行人等。不同類型的攝像頭,如前視、后視、環(huán)視攝像頭等,從各個角度為車輛提供全面的視覺感知。
有了傳感器收集的大量環(huán)境信息,接下來就是高精度定位導(dǎo)航技術(shù)發(fā)揮作用的時候了。通過全球定位系統(tǒng)(GPS)以及精確的地圖數(shù)據(jù),車輛可以確定自身的精確位置。高精度地圖不僅包含了道路的基本信息,還標(biāo)記了許多細(xì)節(jié),如交通信號燈的位置、限速標(biāo)志等。這些信息與傳感器收集的實時數(shù)據(jù)相結(jié)合,幫助車輛規(guī)劃出最佳行駛路徑。
當(dāng)車輛感知到周圍環(huán)境并確定了自身位置和行駛路徑后,就需要智能決策控制技術(shù)來做出決策并執(zhí)行操作。智能決策算法如同汽車的“大腦”,對傳感器收集到的數(shù)據(jù)以及定位導(dǎo)航提供的信息進(jìn)行綜合分析。它會基于機器學(xué)習(xí)與人工智能算法,判斷車輛應(yīng)該如何行駛,是加速、減速還是轉(zhuǎn)彎等。主流公司采用的這些先進(jìn)算法,以海量數(shù)據(jù)作為基礎(chǔ),通過多種方式獲取的數(shù)據(jù)不斷優(yōu)化算法,從而實現(xiàn)精準(zhǔn)的路線規(guī)劃和駕駛操縱。從技術(shù)環(huán)節(jié)細(xì)分,自動駕駛域算法分為感知、融合、決策和執(zhí)行算法。感知算法負(fù)責(zé)將傳感器數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換成場景的機器語言;融合算法統(tǒng)一不同傳感器數(shù)據(jù)的量綱,在 L2 + 自動駕駛中,對其精度要求不斷提升,且將逐漸前向化;決策算法則基于感知算法的輸出,給出具體的行為動作指令。
自動駕駛根據(jù)自動化功能程度分為 L0 - L5 級別,不同級別所依賴的技術(shù)和實現(xiàn)的功能也有所不同。例如大多汽車目前處于 L2 級自動駕駛,即部分自動駕駛,可控制方向和速度;而最高級別的 L5 自動駕駛則意味著完全自動駕駛。不同廠商提供算法的能力也存在差異,傳統(tǒng) Tier1 廠商和一些軟件算法廠商可提供適用于 L1 - L2 輔助駕駛的單一功能模塊算法,部分算法方案商可提供完整 ADAS 或自動駕駛解決方案 。
總之,自動駕駛的實現(xiàn)是一個涉及多方面技術(shù)協(xié)同工作的復(fù)雜過程。從傳感器對環(huán)境的感知,到高精度定位導(dǎo)航確定位置和規(guī)劃路徑,再到智能決策控制做出決策并執(zhí)行,每個環(huán)節(jié)都至關(guān)重要。隨著技術(shù)的不斷進(jìn)步與發(fā)展,這些技術(shù)將更加完善和成熟,為未來的出行帶來更多的便利與安全。
(圖/文/攝:太平洋汽車 整理于互聯(lián)網(wǎng))
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