越來越多的公司開始大力發展自動駕駛汽車,通過這些廠商的努力探索,我們已經可以一窺哪些傳感特性將驅動自動駕駛汽車向前發展。
谷歌計劃從數千英里的汽車道路行駛測試中找到答案,特斯拉則計劃將高級駕駛輔助系統(ADAS)加入新款汽車中,並觀察其應用情況。上述測試的核心在於自動駕駛汽車的基本構建模塊—— 傳感器。
隨著“無人駕駛”的未來雛形愈趨明顯,汽車所使用的傳感器數量將增加十倍,但是,哪類傳感器最具價值呢?
當人們進行汽車設計時,汽車製造廠商最感興趣的地方在於,在不犧牲安全性的前提下,大力推動成本優化。
基於上述策略,目前的汽車傳感器中,使用最多的就是攝像頭,它所覆蓋的功能包括緊急制動。
同時,為了在2020年實現“Level 4”自動駕駛汽車的目標(這裡的“Level 4”為SAE International國際自動機工程師學會J3016標準對無人駕駛技術等級的劃定。處於Level 4水平的機動車,能夠在匯入高速公路、交通擁堵低速行駛時,實現包括自動轉向、剎車、控速在內的所有駕駛操作),需加強激光雷達和無線電雷達(以下簡稱雷達)的組合應用。讓我們來詳細了解一下每類傳感器的特別之處,以及如何通過傳感器將機動車一步步演變成自動駕駛汽車。
1、激光雷達主要用於3D映射。激光雷達是光探測和測距的簡稱,是一項利用激光進行距離測量的技術。該技術在所有方向的掃描距離能夠達到100多米,最終在汽車周圍生成精確的3D地圖,汽車接收到上述信息後,便能夠對下一步操作做出智能判斷。激光雷達面臨的問題是生成的數據太大,而對OEM廠商而言,激光雷達的價格較高。
2、雷達主要用於運動測量。雷達是無線電探測和測距的簡稱,該傳感器系統利用無線電波來測定速度、範圍和對象角度。雷達的計算量要比攝像頭小很多,與激光雷達相比,所使用的數據也大為減少。從方位而言,雷達的精度比激光雷達低一些,雷達適用於任何狀況,甚至可以利用反射“看”到後方的障礙物。現代無人駕駛汽車的原型機,往往依靠雷達和激光雷達來“交叉驗證”路況,並對駕駛做出預判。
3、攝像頭主要用於分類和紋理解譯。攝像頭是目前為止相對最便宜且使用最頻繁的傳感器(但是其過程處理並不是最便宜的),攝像頭需要用到大量的數據(全高清意味著每一幀都有數百萬像素或兆字節),讓其數據處理成為一項計算量龐大且算法複雜的工作。與激光雷達和雷達不同,攝像機能分辨顏色,因此,攝像機成為場景解讀的最佳工具。
顯然,這三款傳感器對於汽車製造廠商打造下一代互聯網汽車各具優勢,但是分析過每類傳感器的利弊後,我們或許可以做出一些預判與推測。
根據OEM廠商列出的無人駕駛汽車的成本結構,由於成本過高,激光雷達將在很長一段時間內只能是高端車型的選擇。通往“Level 4”水平的自動駕駛汽車(SAE, 2014)需要安全性得到驗證的技術,但是對“Level 2-3”水平的自動駕駛汽車而言,激光雷達的採用率將相對落後。
雷達作為一項成熟技術,在自動駕駛汽車領域變得日益高效。最近介入市場的新興射頻製程(RF CMOS)技術讓雷達傳感器變得更小、功耗更低、效率更高,非常符合OEM廠商的成本縮減策略。這將幫助OEM廠商更好的使雷達與攝像頭實現互補,成為“最佳拍檔”。
攝像頭是三款傳感器中最便宜的一款,並且近期內其在汽車領域的裝配量仍將保持領先地位。攝像頭的未來,很大程度上依賴於無人駕駛汽車控制算法的開發,以及如何處理所生成的大量數據。從谷歌等公司引入潛在的“免費”算法(參考Tensorflow),或許將有助於改變其應用速度。
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