汽车自主驾驶辅助系统的研发正进行地如火如荼。视频、雷达、超声波和激光等都已经被运用到了汽车对周围环境的监控。但为了实现在大批量汽车生产中使用这些技术,装备的体积需要更小、更经济且更可靠。那么OEM厂商是怎么做的呢?
智能化的传感器系统对驾驶员或者其他车内乘员是否有危险进行监控。多年来,超声波驻车辅助系统成功避免了上百万次的驻车碰撞事故,人们也从中了解了它们的作用和工作原理。即将来临的ADAS(先进的高级驾驶员辅助系统)能够实现360°的全景式监控,而且前方监控距离很长。
ADAS全景式监控系统由多个子系统组成,包括单目镜和双目镜的摄像机、雷达传感器、激光传感器和红外线传光源。而这些子系统过去一直被应用在完全不同于汽车驾驶辅助系统的领域中,例如电视演播室或者飞机中。就像在战斗机中一样,即使是在黑暗的夜晚,驾驶员也能看清周围的状况。
很长时间以来,除了刺耳的报警以外,没有见到太多真正高水平的汽车驾驶辅助系统。只有在制动系统中出现了电力驱动的制动泵或者在ABS和ESP真正给人们带来好处之后,才开始了现有车辆中的传感器系统。安装了传感器系统后,汽车的制动系统可以听从传感器系统的指挥,通过不规律的介入转向辅助操作提高车辆的控制能力,并保证车辆正确的弯道行使。
ACC(自适应巡航控制系统)也带来了很大的好处。它使驾驶员的驾驶更加轻松,当视频监控系统配备了现代化的速度控制器时,它就会用最合适的速度自动控制着车辆的行驶。自从博世公司、电装公司和法雷奥公司推出了“道路交通标志识别”Mono-摄像监控器之后,雷达制导的车辆间距报警也开辟了改变车速的驾驶辅助功能。
新一代视频监控系统
将来,汽车配置的目录中会出现越来越多与车辆行驶过程中障碍物识别、对应该作出的反应进行分类有关的驾驶辅助系统。最新研发的视频监控系统是雷达技术与红外线车距监控技术集成在一起的车辆周围全方位监控系统,可以探测车辆前方障碍物的更远距离。
2013年1月,在CES电子检测技术的框架内,视频监控系统在洛杉矶车展上展示了其在地下停车场中的全自动应用。在车辆的女主人从酒店大门下车之后,她的奥迪A7在超声波和其他单通道Mono视频监控系统(法雷奥公司产品)构成的自适应自动驾驶控制系统的控制下自动驶入地下停车库,并准确停止到位。此时,酒店的代客停车服务人员完全失去了意义!
其他系统也有着类似的技术,但在测试中展现了更强大的“绝杀之技”。沃尔沃公司展示了其自适应驾驶车队(项目名称为Sartre,意思是“有利于环保的公路车队”),并解释说,人们希望自己的车辆具有自主驾驶的能力。在沃尔沃公司的展示中,驾驶员全神贯注地读着报纸,而车辆的行驶完全可以进行自动驾驶。迄今为止,还没有人这样控制车辆的行驶。
沃尔沃公司采用的技术是大陆公司远程雷达与激光雷达相结合的技术。但其中的激光雷达技术太复杂,成本也较高。
驾驶辅助系统的研发
沃尔沃公司的研发工程师Peter Mertens先生说:“汽车到底能够采用多少先进技术一方面取决于必要性,另一方面取决于这些技术装备的价格。肯定地说,我们不久即将推出的新技术仍然是以车道保持为主导的驾驶辅助系统。在今后的3年内,我们将对最好的技术进行多次认证测试。”
著名的网络搜索专家Google也加入到了车辆激光雷达技术开发的队伍之中。在美国的加利福尼亚偶尔会看到公共交通车辆中的自动化控制车辆。自动化控制系统随时可以控制车辆的转向系统,以应对突然出现的断电故障,但这种意外很少出现,Google估计每8万km会出现一次。尽管如此,还需要驾驶员能够正确的应对意外情况,并迅速作出反应。
其他研发项目的车辆中也有与Google试验车队车辆行李箱中一样的车辆自动驾驶仪监控系统。所用的雷达激光检测系统的价格在车辆的大批量生产的成本中很高,目前这一系统的价格大约为600万美元。数据处理系统的基本配置也价格不菲,估计会高达80万美元。
高昂的价格和批量生产车辆中的应用情况阻碍了自适应驾驶控制系统的应用。仅七大光学和雷达传感器系统所产生的巨大数据流量就在车辆的数据带宽中带来了麻烦。这样,系统看起来太多了,但是从另一种角度来看又太少了。福特公司车辆行驶动力学的研发工程师Pim van der Jagt先生在谈到监控扫描系统令人惊讶的扫描速度时说道,“我们从多个视频监控系统中获得的数据流量高达几千兆/秒。这样,在用完一个油箱中的燃油之前,我们要更换几次写满待测数据硬盘。今天,整个系统运行的非常不错,但还不是大批量生产车辆的标准配置。”
与其他竞争对手一样,福特公司在以色列专家团队的帮助下开发了一种名为“移动眼Mobileye”的视频数据分析评判系统。目前,在Mobileye的帮助下,可以利用各种过滤方法对所需数据量进行分选。例如可以假设高速公路上没有步行者,从而大大简化高度复杂的数据分类过程,在数字化视频监控系统中,桥墩与行人的数字数据结构有着很高的相似性。
对于真正的桥墩,不会突然出现在车辆行驶轨迹中,若自适应控制系统简简单单地采取了制动措施,那么将会成为后续车辆的灾难。对于行人来讲,自适应控制系统采取的制动则非常有意义。到高速公路上没有行人时,自适应监控系统的设计就可以真正实现简单化了。
较高的车辆安全性
据统计,在出现的交通事故中,配备了BLIS(盲点信息系统)的沃尔沃车辆的事故率要低30%。沃尔沃公司的领导人也曾自豪地在网站中写道,“自从轿车配备了BLIS系统之后,我已经避免了两次交通事故。”
这一领域中,现有系统具有很大的一致性或者相似性。福特公司、宝马公司和奥迪公司都有所谓的“堵车控制”辅助系统,而且都能够很好地发挥堵车控制功能。虽然利用现有技术已经可以识别行人和自行车,但一方面因激光雷达搜索技术设备价格高达几百万美元;另一方面,人们信赖的雷达加全息摄像监控技术尚不够完美,自适应驾驶控制系统的大量应用还需耐心等待一段时间。
在2013年日内瓦车展中,沃尔沃公司展示了其对自行车的识别和提示系统。虽然自行车和骑车人的正面并不比一个步行者大很多,但是自行车的车架和车轮有着较多金属,所以易于雷达系统的识别。
在2013年,梅赛德斯公司打算在其S级轿车行李箱中配备一种新系统,除了提供很大的运算能力之外,还给行李箱提供更大的空间。在这一系统中,奥托立夫公司、法雷奥公司、麦格纳公司、大陆公司和海拉公司研发生产的远距离探测雷达或者近距离监控雷达都发挥了非常重要的作用。目前,梅赛德斯公司的试验样车已经成功地实现了自适应超车,而不是利用转向盘进行转向超车。
结语
尽管曾经有人被机器人驾驶的车辆所打败的炒作,但是技术研发的目标是研发出比人员驾驶行驶的更安全的汽车。相信这一天不会太久远了。当能够挽救交通事故受害者的生命时,一切的努力就会变得更有价值。
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