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漫画:什么是自动驾驶?

什么是自动驾驶

自动驾驶,也被称为无人驾驶,顾名思义,是指交通工具在没有人类操作的情况下,也能够完成环境的感知与导航,顺利到达目的地。

从传统的手动驾驶到智能的自动驾驶,并不是非黑即白的关系。有一个国际权威的机动车工程组织SAE(Society of Automotive Engineers),把汽车的自动驾驶技术分成了六个等级:

L0. 无自动驾驶

这个等级不用多说,就是传统的手动挡汽车,一切都需要完全由驾驶员来操作。

L1. 辅助驾驶

到了这一级,汽车上安装的少量装置可以在特定时刻自动发挥作用,比如电子稳定程式(ESP)、防抱死系统(ABS)。市面上许多“自动档”的汽车,就达到了这个级别。

L2. 部分自动驾驶

在这一等级,仍然以人类驾驶操作为主,车辆进行某些自动化的协调,减轻人类驾驶员的负担。比如自动式巡航定速(ACC)、自动紧急刹车系统(AEB)。

L3. 条件自动驾驶

到了这一级别,就是以车辆的自动驾驶为主了,但人类驾驶员仍然不能掉以轻心,需要保持注意力,一旦遇到特殊情况随时回归手动驾驶操作。

L4. 高度自动驾驶

这一级别更加厉害,人类驾驶员可以在周围环境并不复杂的情况下(没有混乱的道路、没有极端的天气、没有突然冲出来的野生动物),把操作权完全交给车辆的自动驾驶系统。

L5. 完全自动驾驶

这是自动驾驶技术的最高级别,就如同字面的意思,此时汽车不必有驾驶员,任何时候都不必操作车辆,在任何复杂的路面和环境下,车辆都可以顺利完成自动驾驶。

自动驾驶所需的技术

如何获得地图与位置?

要获得完整准确的地图信息,需要通过网络共享到一定范围内的高精度地图,这份地图不止包括建筑和道路的布局,也包括道路拥堵情况、也包括车辆及行人的位置。

最新的通信技术V2X(Vehicle To Everything),保证了车辆与外界网络信息的高效交换。

此外,要获得自己当前的位置,需要用到全球定位系统(GPS),这项技术相信大家都很熟悉。另外一项技术,知道的人可能不多,叫做惯性测量单元(IMU),这项技术可以弥补GPS的误差,并且根据加速度来判断自身的运动方向。

如何感知周围情况?

有了宏观的地图还远远不够,更重要的是感知汽车周围的状况。这时候,各种传感器就要上场了,它们就相当于人的眼睛和耳朵。

传感器包含哪几种呢?最常用的是视觉传感器,也就是摄像头。

视觉传感器成本低,但是精确性差一些,故意造成误导。相比之下,激光传感器具有很高的速度和精确性,但成本不低。

此外,雷达传感器在防止车辆碰撞方面,也有很大的作用。

如何进行决策?

有了地图,有了自身位置,有了周围环境的感知,接下来就轮到做决策了。人类驾驶做决策依靠的是大脑,自动驾驶做决策依靠的是人工智能(AI)

通过海量数据与深度学习网络训练出来的算法,可以为汽车的各种行动作出有效决策,比如什么时候加速、什么时候转弯、什么时候刹车等等。

如何把决策转化为行动?

人类把想法转化为行动,依靠的是神经系统把大脑信号传递到肌肉,再通过方向盘、油门、刹车装置来进行操控。而自动驾驶系统要把算法做出的决策传递给汽车的各个零件,需要通过控制器

目前,车载控制器领域比较成熟的解决方案是域控制器(DCU)。该解决方案根据汽车电子部件功能,将整车划分为动力总成、车辆安全、车身电子、智能座舱、智能驾驶等几个域,利用处理能力更强的多核CPU/GPU芯片相对集中的去控制每个域,从而提升控制效率。

自动驾驶的难题

对于自动驾驶技术的研究,尽管已经有了许多不错的成果,但也存在着一些难题。比如:

1.道路的不确定性

世界各地的道路多种多样,并非每一条道路都是标准化的。有的道路过于狭窄,有的道路红绿灯坏掉了,有的道路指示牌被脏东西遮挡......太多的不确定性,都会干扰到算法的判断。

2.传感器的准确度

虽然目前已经有了许多种传感器来帮助检测周围环境,但传感器并非万能的,会出现种种误判。如果传感器设计得不够敏感,可能会把前方一个小孩子忽略掉;如果设计得太过敏感,又有可能因为一只蝙蝠而刻意躲避,从而带来新的危险。

3.算法的局限性

算法的设计,会遇到种种矛盾。比如,汽车遇到危险情况,算法应该优先维护车主的安全,还是优先维护路人的安全?如果信息显示,A道路当前拥堵,B道路当前顺畅,那么众多采用相同算法的自动驾驶汽车,会不会一窝蜂选择B道路,从而造成更大的拥堵?当两辆相邻的汽车采用不同公司设计的算法,会不会做出相冲突的决策而导致事故?

4.网络安全

如果自动驾驶普及开来,这些车辆势必会接入到庞大的智能交通网络当中,听由算法的调度。如果这个智能交通网络遭到黑客入侵,恶意控制这些车辆,很可能会造成非常可怕的灾难。

本文分享自微信公众号 - 程序员小灰(chengxuyuanxiaohui),作者:小灰

原文出处及转载信息见文内详细说明,如有侵权,请联系 yunjia_community@tencent.com 删除。

原始发表时间:2021-08-23

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